CN202275681U - 液氦零挥发超导磁体低温容器 - Google Patents

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汤洪明
成渝
郭如勇
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NINGBO JANSEN NMR TECHNOLOGY CO., LTD.
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Abstract

一种液氦零挥发超导磁体低温容器，包括液氦容器（3），液氦容器（3）外设有冷屏（2），冷屏（2）外设有室温真空容器（1），其特征是所述室温真空容器（1）上设有磁屏蔽罩（7），磁屏蔽罩（7）上设有冷头容器（6），冷头容器（6）内设有颈管（4）和冷头（5），所述冷头容器（6）的进液管管口低于所述颈管（4）与液氦容器（3）的连接口。本实用新型的液氦零挥发超导磁体低温容器的冷头容器处于低磁场处，避免了强磁场对制冷机二级回热器中磁性蓄冷材料和对冷头电机影响。颈管可位于磁体顶部这样有助于减小死隙容积，从而提高低温系统的效率。

Description

液氦零挥发超导磁体低温容器
技术领域
本实用新型涉及超导磁体低温系统，特别适用于液氦零挥发磁共振成像超导磁体(低温系统的液氦零挥发超导磁体)低温容器。
背景技术
磁共振整体成像系统根据细胞原子核带微磁性的特点，可以对人体的某一部位施加特殊的可变磁场，然后观测某种原子在磁场中的状况变化，辅以计算机图象分析技术，便可以获得人体组织的信息，帮助确定病变部位。超导磁体在医学的应用已取得重大成果，超导磁体与我们熟知的永磁体、电磁体相比，具有体积小、重量轻、耗能极少、磁场强度高的特点。在医学磁共振领域，为了获得稳定高质量的图像，必须使用一定高的场强超导磁体。
超导磁共振一般使用液氦作为制冷介质, 为超导线圈建立和保持超导环境, 因此磁体采用多层真空绝热结构, 但由于结构支撑等多种因素, 不可能完全阻止热传递, 所以液氦会以蒸发的形式带出导入的热量, 以维持4. 2K 的温度。为减少液氦的蒸发, 超导磁共振磁体上一般都配有制冷系统以提供冷量, 减少液氦蒸发。制冷系统包括冷头、压缩机、水冷机组三个部分。冷头是制冷部件,为超导磁体提供4K和50K 两级低温。零挥发超导磁体杜瓦容器主要由4.2K, 50K 和300K 三个双壁筒式容器以及颈管，冷头容器及其它配套的零部件组成。其中50K容器为冷屏，4.2K，300K容器用无磁不锈钢制成。50K冷屏用以减小液氦温度与室温之间的辐射传热的。
发明内容
[0005] 本实用新型主要目的在于提供一种液氦零挥发超导磁体低温容器，该液氦零挥发超导磁体低温容器的制冷效率得到提升。同时冷头容器处于低磁场处，避免了强磁场对制冷机二级回热器中磁性蓄冷材料和对冷头电机影响。
    本实用新型的技术方案是：
     一种液氦零挥发超导磁体低温容器，包括液氦容器，液氦容器外设有冷屏，冷屏外设有室温真空容器，其特征是所述室温真空容器上设有冷头容器和颈管组件，冷头容器的第二级设有磁屏蔽罩，制冷机置于冷头容器内通过热连接带将冷屏冷却。磁体励磁用电流引线插座位于颈管组件正下方。所述冷头容器的进液管管口低于所述颈管与液氦容器的连接口。
所述冷头容器布置于磁场强度最低的中心面上。
所述冷头容器的第二级外部的磁屏蔽罩有利于屏蔽冷头运动对中心磁场产生影响。
所述的液氦零挥发超导磁体低温容器，磁体励磁电流引线插座位于颈管正下方，励磁过程中电流引线接头处产生的热量便于排出。
所述的液氦零挥发超导磁体低温容器，其特征在于所述颈管位于磁体上部，磁体的死隙容积较少。
所述的液氦零挥发超导磁体低温容器，其特征在于颈管上部和冷头容器通过细管连通，磁体稳定运行时，氦气在内部形成循环有利于提高低温系统效率。
 本实用新型的有益效果是：
本实用新型的液氦零挥发超导磁体低温容器的冷头容器处于低磁场处，避免了强磁场对制冷机二级回热器中磁性蓄冷材料和对冷头电机影响。颈管可位于磁体顶部这样有助于减小死隙容积，从而提高低温系统的效率。但由于磁体冷却与励磁都是通过颈管完成的，设计中需要考虑磁体总高满足屏蔽室高度要求，因而设计中将颈管偏置一定角度。在减小磁体总高度与保证低温系统效率两个方面进行平衡。
本实用新型的液氦零挥发超导磁体低温容器的液氦容器内上方的热氦气通过颈管上部的排气管回流至冷头容器内，因而在磁体内部形成了循环回路，提高了低温系统效率。为防止振动对磁共振成像系统产生影响，冷头容器上使用波纹管等减振装置来减小振动的传递。冷头容器与颈管通过定位夹具提前装配为一个整体后再与磁体装配。这样简化了装配过程，提高磁体装配效率。
附图说明
图1是本实用新型的横截面结构示意图。  
图2是本实用新型的侧面结构示意图。
图中：1为室温真空容器、2为冷屏、3为液氦容器、4为颈管、5为冷头、6为冷头容器、7为磁屏蔽罩、8为热连接带、9为进液管、10为电流引线插座、11为磁体地脚。 
具体实施方式
 下面结合附图对本实用新型作进一步描述：
如图1、图2，一种液氦零挥发超导磁体低温容器，包括包括液氦容器3，液氦容器3外设有冷屏2，冷屏2外设有室温真空容器1，其特征是所述室温真空容器1上设有冷头容器6和颈管组件4，冷头容器6的第二级设有磁屏蔽罩7，制冷机5置于冷头容器6内通过热连接带8将冷屏2冷却。磁体励磁用电流引线插座10位于颈管组件4正下方。所述冷头容器6的进液管9管口低于所述颈管4与液氦容器3的连接口。冷头容器6布置于磁场强度最低中心面上。冷头容器6内安装有制冷机。颈管4位于磁屏蔽罩7顶部。液氦容器3内设有连通颈管4上部和冷头容器6内部的排气管。冷头容器6底部设有磁体地脚8。
本实用新型提出一种新型高效的液氦零挥发超导磁体低温容器。冷头容器6与颈管4布置在磁体中心线上，冷头容器6液氦进液管管口与Y轴竖直轴成α角，颈管4管口与Y轴成β角，α角大于β角。颈管4管口高于冷头容器6进液管的布置方式有利于提高低温系统效率。在装配过程中冷头容器6与颈管4提前装配为一整体，从而使得装配过程效率得到提升。同时冷头容器6处于低磁场处，避免了强磁场对制冷机二级回热器中磁性蓄冷材料和对冷头电机影响。
图1为磁共振成像系统的超导磁体，该磁体由液氦容器，50K冷屏，室温真空容器以及颈管组件，冷头容器等几部分组成。
1、由于磁场对制冷机冷头电机会产生很大的影响，如图2所示，在设计中将冷头容器6布置于Z轴上磁场强度最低中心面上。
2、制冷机安装于冷头容器内，由于GM制冷机第二级换热器温度较低，氦气经冷凝器液化后回流入液氦容器3内。其入口位置高度直接决定着液氦容器3内液位高度。
3、由于磁体液氦容器3内的高度方向上存在着温度梯度，在颈管4与冷头容器6的布置方式上使冷头容器6进液管管口低于颈管4与液氦容器3的连接口。
4、颈管4可位于磁体顶部这样有助于减小死隙容积，从而提高低温系统的效率。但由于磁体冷却与励磁都是通过颈管完成的，设计中需要考虑磁体总高满足屏蔽室高度要求，因而设计中将颈管4偏置一定角度。在减小磁体总高度与保证低温系统效率两个方面进行平衡。
5、液氦容器3内上方的热氦气通过颈管4上部的排气管回流至冷头容器6内，因而在磁体内部形成了循环回路，提高了低温系统效率。
6、由于GM制冷机内活塞运动会产生振动，振动通过各连接装置传至整个磁体，将影响磁场的均匀性，从而对扫描图像质量产生影响。为防止振动对磁共振成像系统产生影响，冷头容器6上使用波纹管等减振装置来减小振动的传递。
7、如图2所示，冷头容器6与颈管4通过定位夹具提前装配为一个整体后再与磁体装配。这样简化了装配过程，提高磁体装配效率。
上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。

Claims (5)

1.一种液氦零挥发超导磁体低温容器，包括液氦容器(3)，液氦容器(3)外设有冷屏(2)，冷屏(2)外设有室温真空容器(1)，其特征是所述室温真空容器(1)上设有冷头容器(6)和颈管组件(4)，冷头容器(6)的第二级设有磁屏蔽罩(7)，制冷机(5)置于冷头容器(6)内通过热连接带(8)将冷屏(2)冷却，磁体励磁用电流引线插座(10)位于颈管组件(4)正下方，所述冷头容器(6)的进液管(9)管口低于所述颈管(4)与液氦容器(3)的连接口。
2.根据权利要求1所述的液氦零挥发超导磁体低温容器，其特征在于所述冷头容器(6)布置于磁场强度最低的中心面上。
3.根据权利要求1所述的液氦零挥发超导磁体低温容器，磁体励磁电流引线插座位于颈管正下方，励磁过程中电流引线接头处产生的热量便于排出。
4.根据权利要求1所述的液氦零挥发超导磁体低温容器，其特征在于所述颈管(4)位于磁体上部，磁体的死隙容积较少。
5.根据权利要求1所述的液氦零挥发超导磁体低温容器，其特征在于颈管(4)上部和冷头容器(6)通过细管连通，磁体稳定运行时，氦气在内部形成循环。 
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