CN212542071U - 一种无液氦9.4t超导磁体 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无液氦9.4T超导磁体，包括真空容器（1）、主磁场超导线圈（2）、主磁场调整线圈（3）、线圈制冷带（4）、制冷剂循环通道（5）、二级冷头导冷带（6）、一级冷头导冷带（7）、冷屏组件（8）、电气连接器（9）、制冷剂注入口（10）、制冷机（11）、励磁电流引线（12）和真空操作阀（13），主磁场超导线圈、主磁场调整线圈、线圈制冷带、二级冷头导冷带、一级冷头导冷带和冷屏组件设于真空容器内部，制冷机设于真空容器顶部并延伸至真空容器内，一级冷头导冷带设于制冷机上，二级冷头导冷带设于制冷机端部。利用制冷机实现超导磁体所需的超低温度工作条件；通过真空操作阀对真空容器进行真空处理来达到最小漏热。
Description
技术领域
本实用新型涉及超导磁体技术领域，具体涉及一种无液氦9.4T超导磁体。
背景技术
目前，磁共振超导磁体使用液氦作冷却剂。超导磁体主要采用超导磁体液氦腔灌入液氦来降低磁体内部超导线绕制线圈温度，达到超导线圈成为超导体临界温度的要求。随着磁共振成像系统的普及和其他高端科学仪器的数量增加，全球液氦需求量每年以4%～6%的速率增加，液氦价格受需求与供给双重影响逐年持续上升。由于氦气主产区为美国、俄罗斯等国家，这些国家通过立法手段限制氦出口。中国95%的氦用量需要进口，将来会因为缺少液氦，导致磁共振成像装置使用受到严重影响。另外如果发生失超，液氦会溢出磁体，必须补充液氦才能恢复使用。并且，液氦是一种稀缺资源，价格非常昂贵，而且往往受进出口贸易的影响，近几年液氦价格不断上涨，为减少运营成本，无液氦超导磁体的研发成为一种科技的突破。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决上述现有技术中存在的不足，提供了一种无液氦9.4T超导磁体。
为了达到上述实用新型目的，本实用新型提供的技术方案如下：一种无液氦9.4T超导磁体，包括真空容器、主磁场超导线圈、主磁场调整线圈、线圈制冷带、制冷剂循环通道、二级冷头导冷带、一级冷头导冷带、冷屏组件、电气连接器、制冷剂注入口、制冷机、励磁电流引线和真空操作阀，所述主磁场超导线圈、主磁场调整线圈、线圈制冷带、二级冷头导冷带、一级冷头导冷带和冷屏组件设置于真空容器内部，所述制冷机设置于真空容器顶部并延伸至真空容器内，且一级冷头导冷带设置于制冷机上，且二级冷头导冷带设置于制冷机端部，所述二级冷头导冷带上部与线圈制冷带连接，所述制冷机通过一级冷头导冷带、二级冷头导冷带到线圈制冷带使得主磁场超导线圈达到超导状态，所述线圈制冷带内设置有制冷剂循环通道，所述线圈制冷带设置于主磁场调整线圈上端，所述主磁场超导线圈设置于主磁场调整线圈下方，所述电气连接器、制冷剂注入口、励磁电流引线和真空操作阀均设置于真空容器上端，通过真空容器上的励磁电流引线励磁，形成无液氦超导磁体，通过制冷剂注入口和制冷剂循环通道使主磁场超导线圈处于超导状态，通过电气连接器、真空操作阀使得真空容器保持真空状态。
作为优选地，所述冷屏组件用于真空容器的内部热量不会传导、辐射对流至真空容器外部。
作为优选地，所述真空容器为无液氦9.4超导磁体主体，其为不锈钢材料制成。
基于上述技术方案，本实用新型的与现有技术相比具有如下技术优点：
本实用新型采用的无液氦9.4超导磁体，利用制冷机产生的制冷量实现超导磁体所需的超低温度工作条件，成本相对低廉，不用液氦就可以实现超导磁体的励磁，励磁后的磁体中心场强9.4T；无液氦9.4超导磁体主体为真空容器，并通过真空操作阀对真空容器进行真空处理来达到最小漏热，实现最少热量传导、辐射和对流的功能，保证了磁体稳定可靠的工作。
附图说明
图1为本实用新型无液氦9.4T超导磁体的结构剖面示意图。
图中：1、真空容器，2、主磁场超导线圈，3、主磁场调整线圈，4、线圈制冷带，5、制冷剂循环通道，6、二级冷头导冷带，7、一级冷头导冷带，8、冷屏组件，9、电气连接器，10、制冷剂注入口，11、制冷机，12、励磁电流引线，13、真空操作阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的解释说明。
如图1所示，一种无液氦9.4T超导磁体，包括真空容器1、主磁场超导线圈2、主磁场调整线圈3、线圈制冷带4、制冷剂循环通道5、二级冷头导冷带6、一级冷头导冷带7、冷屏组件8、电气连接器9、制冷剂注入口10、制冷机11、励磁电流引线12和真空操作阀13，所述主磁场超导线圈2、主磁场调整线圈3、线圈制冷带4、二级冷头导冷带6、一级冷头导冷带7和冷屏组件8设置于真空容器1内部，所述制冷机11设置于真空容器1顶部并延伸至真空容器1内，且一级冷头导冷带7设置于制冷机11上，且二级冷头导冷带6设置于制冷机11端部，所述二级冷头导冷带6上部与线圈制冷带4连接，所述制冷机11通过一级冷头导冷带7、二级冷头导冷带6到线圈制冷带4使得主磁场超导线圈2达到超导状态，所述线圈制冷带4内设置有制冷剂循环通道5，所述线圈制冷带4设置于主磁场调整线圈3上端，所述主磁场超导线圈2设置于主磁场调整线圈3下方，所述电气连接器9、制冷剂注入口10、励磁电流引线12和真空操作阀13均设置于真空容器1上端，通过真空容器1上的励磁电流引线12励磁，形成无液氦超导磁体，制冷剂注入口10和制冷剂循环通道5用于磁体快速制冷，使主磁场超导线圈2能够快速进入超导状态，通过电气连接器9、真空操作阀13使得真空容器保持真空状态。
所述冷屏组件8用于真空容器的内部热量不会传导、辐射对流至真空容器外部。所述真空容器1为无液氦9.4超导磁体主体，其为不锈钢材料制成。所述真空容器1内部还布置有绝热保护层，减少漏热。
无液氦9.4T超导磁体充分利用制冷机11产生的制冷量，通过一级冷头导冷带7、二级冷头导冷带6导冷到线圈制冷带4，无需液氦或其它制冷剂就能到达超导体所需的极低温度工作条件。
无液氦9.4T超导磁体上安装真空操作阀13解决了真空容器1的内部安装后抽取真空所到达的标准并在工作中保持真空度。
工作过程如下：
首先，对真空容器1抽真空，使漏热率到达最小化；
无液氦超导磁体的制冷机11开始工作，通过电气连接器9可观察超导磁体的内部温度变化，当达到超导体临界温度，继续观察4小时后即可开始准备励磁。励磁电流引线12与电源接好后，通电励磁升场，场强到达所需的9.4即完成励磁工作。
本发明无液氦磁体具有快速降温循环通道，可利用液氮或液氦或其他制冷剂灌入制冷剂循环通道5中，使得真空容器1里的主磁场超导线圈2快速降温，到达或接近临界温度。
上述内容为本实用新型的示例及说明，但不意味着本实用新型可取得的优点受此限制，凡是本实用新型实践过程中可能对结构的简单变换、和/或一些实施方式中实现的优点的其中一个或多个均在本申请的保护范围内。
Claims (3)
1.一种无液氦9.4T超导磁体，其特征在于：包括真空容器（1）、主磁场超导线圈（2）、主磁场调整线圈（3）、线圈制冷带（4）、制冷剂循环通道（5）、二级冷头导冷带（6）、一级冷头导冷带（7）、冷屏组件（8）、电气连接器（9）、制冷剂注入口（10）、制冷机（11）、励磁电流引线（12）和真空操作阀（13），所述主磁场超导线圈（2）、主磁场调整线圈（3）、线圈制冷带（4）、二级冷头导冷带（6）、一级冷头导冷带（7）和冷屏组件（8）设置于真空容器（1）内部，所述制冷机（11）设置于真空容器（1）顶部并延伸至真空容器（1）内，且一级冷头导冷带（7）设置于制冷机（11）上，且二级冷头导冷带（6）设置于制冷机（11）端部，所述二级冷头导冷带（6）上部与线圈制冷带（4）连接，所述制冷机（11）通过一级冷头导冷带（7）、二级冷头导冷带（6）到线圈制冷带（4）使得主磁场超导线圈（2）达到超导状态，所述线圈制冷带（4）内设置有制冷剂循环通道（5），所述线圈制冷带（4）设置于主磁场调整线圈（3）上端，所述主磁场超导线圈（2）设置于主磁场调整线圈（3）下方，所述电气连接器（9）、制冷剂注入口（10）、励磁电流引线（12）和真空操作阀（13）均设置于真空容器（1）上端，通过真空容器（1）上的励磁电流引线（12）励磁，形成无液氦超导磁体，通过制冷剂注入口（10）和制冷剂循环通道（5）使主磁场超导线圈（2）处于超导状态，通过电气连接器（9）、真空操作阀（13）使得真空容器保持真空状态。
2.根据权利要求1所述的无液氦9.4T超导磁体，其特征在于：所述冷屏组件（8）用于真空容器的内部热量不会传导、辐射对流至真空容器外部。
3.根据权利要求1所述的无液氦9.4T超导磁体，其特征在于：所述真空容器（1）为无液氦9.4超导磁体主体，其为不锈钢材料制成。
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