DE102010042598A1 - Superconductive magnetic resonance-magnet arrangement for use in magnetic resonance-magnet system, has slot dividing dual pancake coil into partial coils that are rotated and/or displaced with dual coil to produce spatial field pattern - Google Patents
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Abstract
Description
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Die Erfindung betrifft eine supraleitende MR(Magnetresonanz)-Magnetanordnung mit einem filamentlosen Supraleiter-Band.The invention relates to a superconducting MR (Magnetic Resonance) magnet arrangement with a filamentless superconductor tape.
Eine MR-Magnetanordnung mit einem filamentlosen Supraleiter-Band ist bekannt aus
Supraleiterdrähte, durch die ein elektrischer Strom verlustfrei fließen kann, werden in vielfältiger Weise eingesetzt, insbesondere für Hochfeld-Magnetspulen. Supraleitermaterialien werden dabei erst unterhalb einer materialspezifischen Sprungtemperatur Tc supraleitend, so dass diese für den technischen Einsatz gekühlt werden müssen.Superconducting wires, through which an electric current can flow without loss, are used in a variety of ways, in particular for high-field magnetic coils. Superconductor materials become superconducting only below a material-specific transition temperature T c , so that they must be cooled for technical use.
Für MR-Anwendungen ist es wichtig, ein zeitlich konstantes räumlich homogenes Magnetfeld zu erzeugen. Die zeitliche Konstanz setzt einen verlustfreien Stromfluss innerhalb der das Magnetfeld erzeugenden Spule voraus. Um einen solchen verlustfreien Stromfluss zu gewährleisten, ist es notwendig, die Supraleiter-Drähte extrem niederohmig oder widerstandsfrei mittels supraleitender Drahtverbindungen, sogenannter „Joints” in der Weise zu verbinden, dass sämtliche verbundenen Leiterelemente zusammen eine praktisch widerstandfreie geschlossene Schleife bilden. Drahtverbindungen mit nicht supraleitendem Lot sind beispielsweise völlig ungeeignet. Die Qualität der supraleitenden Verbindungsstellen im Hinblick auf verschwindenden elektrischen Widerstand ist unabdingbare Voraussetzung für die Anwendung eines supraleitenden Magneten für MR-Anwendungen.For MR applications, it is important to create a temporally constant spatially homogeneous magnetic field. The temporal constancy requires a lossless current flow within the magnetic field generating coil. In order to ensure such a lossless flow of current, it is necessary to connect the superconducting wires extremely low resistance or resistance by means of superconducting wire connections, so-called "joints" in such a way that all connected conductor elements together form a virtually resistance-free closed loop. Wire connections with non-superconducting solder, for example, completely unsuitable. The quality of the superconducting junctions with respect to vanishing electrical resistance is an indispensable prerequisite for the application of a superconducting magnet for MR applications.
Als Leiterelemente für MR-Magnetanordnungen kommen bislang supraleitende Multifilamentdrähte mit Filamenten aus sogenanntem Tieftemperatursupraleitermaterial (Low Temperature Superconductor, LTS-Leiter) zum Einsatz, die eine Vielzahl von Filamenten umfassen, welche in eine Matrix eingebettet sind und mit Ziehprozessen hergestellt werden. Die hauptsächlich verwendbaren Materialien für die supraleitenden Filamente haben die Metalllegierung NbTi sowie die intermetallische Verbindung Nb3Sn als Basis. Die typische Betriebstemperatur für diese Materialien beträgt 4,2 K oder weniger. Für die Kühlung wird flüssiges Helium verwendet.Superconducting multifilament wires with filaments of so-called low-temperature superconductor material (LTS conductors), which comprise a plurality of filaments which are embedded in a matrix and are produced by means of drawing processes, have hitherto been used as conductor elements for MR magnet arrangements. The main usable materials for the superconducting filaments are based on the metal alloy NbTi and the intermetallic compound Nb 3 Sn. The typical operating temperature for these materials is 4.2 K or less. Liquid helium is used for cooling.
Derartige supraleitende Leiterelemente können hinreichend widerstandsarm miteinander verbunden werden, indem bspw. freigelegte Filamente der Supraleiterdrähte mit einem supraleitenden Lot miteinander verbunden werden...Such superconducting conductor elements can be sufficiently low-resistance connected to each other by, for example, uncovered filaments of superconducting wires are connected together with a superconducting solder ...
Derartige LTS-Leiter sind jedoch nur bei Magnetfeldern mit Feldstärken unterhalb von etwa 25 T supraleitend. Die höchste Betriebsfeldstärke, die mit speziellen MR-Magneten erreicht werden, beträgt aus diesem Grunde 23,5 T. Will man noch höhere Magnetfeldstärken mit MR-Magneten erzeugen, reichen LTC Leiter allein nicht mehr aus. Um noch höhere Magnetfeldstärken zu erzeugen, sind Magnetanordnungen denkbar, die Leiterelemente auf der Basis von Hochtemperatursupraleiter (HTS-Leiter) umfassen. Besonders gut geeignet erscheinen hier HTS-Leiter der sogenannten zweiten Generation, die nicht als Multifilamentleiter sondern als Bandleiter ausgebildet sind.However, such LTS conductors are superconducting only in magnetic fields with field strengths below about 25T. For this reason, the highest operating field strength achieved with special MR magnets is 23.5 T. If one wants to generate even higher magnetic field strengths with MR magnets, LTC conductors alone are no longer sufficient. In order to produce even higher magnetic field strengths, magnetic arrangements are conceivable which comprise conductor elements based on high-temperature superconductors (HTS conductors). Especially suitable here HTS conductors of the so-called second generation, which are not designed as a multifilament conductor but as a band conductor.
HTS-Bandleiter der zweiten Generation erreichen auch in Magnetfeldern oberhalb von 25 T höhere Stromdichten (mehr als 1000 A/mm2 bei Temperaturen unterhalb von 5 K) und eignen sich wegen ihres Werkstoffs Yttrium-Barium-Kupfer-Oxyd (YBCO) und des Herstellungsverfahrens und der daraus resultierenden supraleitenden Eigenschaften prinzipiell besonders gut für Hochfeldanwendungen oberhalb von 25 T. Diese sogenannten „beschichteten Leiter” (Coated Conductor – CC) basieren auf einer Schichtarchitektur, wobei auf ein metallisches Trägerband eine Supraleiterschicht abgeschieden wird, bspw. mittels Sputtern, Laserablation, Elektronenstrahlverdampfung oder chemischer Vakuumbeschichtung. Die Breite dieser Bandleiter liegt typisch im Bereich zwischen wenigen mm und wenigen cm. Derartige Bandleiter sind beispielsweise aus der
Die Anwendung dieser HTS Bandleiter in MR-Magnetanordnungen wird jedoch dadurch erschwert, dass nach dem Stand der Technik keine Verfahren bekannt sind, die zuverlässige und hinreichend widerstandsfreie Drahtverbindungen zwischen diesen Leiterelementen ermöglichen.However, the use of these HTS band conductors in MR magnet arrangements is made more difficult by the fact that, according to the prior art, no methods are known which enable reliable and sufficiently resistance-free wire connections between these conductor elements.
Der Einsatz von filamentlosen Bandleitern in einer MR-Magnetanordnung ist aus
Wegen der aufwendigen Kühlung von LTS-Materialien, ist es für MR-Anwendungen jedoch auch wünschenswert, HTS-Spulen (Sprungtemperatur Tc > 40 K) zu verwenden, welche mittels flüssigem Stickstoff relativ einfach und kostengünstig gekühlt werden können. Bezüglich der Verwendung von HTS-Bandleitern für MR-Anwendungen stellt sich aber nach dem derzeitigen Stand der Technik grundsätzlich das Problem, die filamentlosen Bandleiter hinreichend niederohmig miteinander zu verbinden, um einen verlustfreien Stromfluss innerhalb der aus diesem Material bestehenden Spule zu gewährleisten. HTS-Bandleiter kommen daher bislang hauptsächlich in der Energietechnik zur Anwendung, wo es nicht auf eine niederohmige Verbindung der Bandleiter ankommt.Because of the costly cooling of LTS materials, however, it is also desirable for MR applications, HTS coils (critical temperature T c > 40 K), which can be relatively easily and inexpensively cooled by liquid nitrogen. With regard to the use of HTS strip conductors for MR applications, however, the current state of the art fundamentally involves the problem of connecting the filament-free strip conductors with sufficiently low resistance in order to ensure a lossless current flow within the coil consisting of this material. So far, HTS strip conductors are mainly used in power engineering, where it does not depend on a low-resistance connection of the strip conductor.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine MR-Magnetanordnung vorzuschlagen, die filamentlose Supraleiter-Bänder zur Magnetfelderzeugung verwendet, bei der ein verlustfreier Stromfluss durch die Supraleiter-Bänder und somit eine hohe zeitliche Konstanz des erzeugten Magnetfeldes realisiert wird.It is therefore an object of the invention to provide an MR magnet arrangement which uses filamentless superconductor tapes for magnetic field generation, in which a loss-free current flow through the superconductor tapes and thus a high temporal constancy of the generated magnetic field is realized.
Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Supraleiter-Band in Längsrichtung einen Schlitz zwischen beiden Enden des Supraleiter-Bandes aufweist, wobei der Schlitz derart ausgebildet ist, dass das Supraleiter-Band eine den Schlitz umschließende geschlossene Schleife bildet, und dass das Supraleiter-Band zu mindestens einer Doppel-Spule aufgewickelt ist, wobei die Schlitzung die Doppel-Spule in zwei Teilspulen unterteilt, wobei bei mindestens einer Doppel-Spule die Teilspulen jeweils so gegeneinander verdreht und/oder verschoben angeordnet sind, dass die Teilspulen (
Als filamentloses Supraleiter-Band kann bspw. ein oben beschriebener Band-Supraleiter (Supraleiter 2. Generation) dienen.As a filamentless superconductor tape can, for example, a band-superconductor described above (2nd generation superconductor) are used.
„Schlitzung in Längsrichtung” bedeutet hierbei, dass sich der Schlitz von einem Ende des Supraleiter-Bandes zum anderen Ende des Supraleiter-Bandes erstreckt, wobei die Schlitzung nicht geradlinig erfolgen muss, sondern auch wellen-, zickzackförmig usw. ausgebildet sein kann. Die Enden des Supraleiter-Bandes umfassen einen nicht geschlitzten Bereich. Das Supraleiter-Band bildet also eine geschlossene Schleife, ohne dass es mittels eines Joints verbunden werden muss. Die erfindungsgemäße Magnetanordnung weist daher eine jointfreie supraleitende Schleife auf, wodurch ein verlustfreier Stromfluss innerhalb der Schleife realisiert wird."Slit in the longitudinal direction" hereby means that the slot extends from one end of the superconductor belt to the other end of the superconductor belt, wherein the slit does not have to be rectilinear, but also wave, zigzag, etc. may be formed. The ends of the superconductor tape comprise a non-slotted area. The superconductor tape thus forms a closed loop without having to be connected by means of a joint. The magnet assembly according to the invention therefore has a joint-free superconducting loop, whereby a lossless flow of current is realized within the loop.
Zur Erzeugung der notwendigen Magnetfeldstärke ist das geschlitzte Supraleiter-Band zu einer Doppel-Spule aufgewickelt und bildet zwei Teilspulen.To generate the necessary magnetic field strength, the slotted superconductor tape is wound up into a double coil and forms two partial coils.
Aufgrund der jointfreien Ausbildung der Supraleiter-Schleife wird eine Anwendung von HTS-Bandleitern in der Magnetresonanz ermöglicht.Due to the joint-free design of the superconductor loop, an application of HTS band conductors in magnetic resonance is made possible.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Doppel-Spule um eine Doppel-Pancake-Spule mit Pancake-Spulen als Teilspulen. Eine Pancake-Spule ist spiralförmig in einer Ebene gewickelt (Flachspule). Im Allgemeinen ist die Doppel-Pancake-Spule auf ein oder mehreren Spulenträgern (Wicklungsträger) aufgewickelt. Es sind jedoch auch andere Spulenformen, z. B. Solenoidspulen, möglich.Preferably, the double coil is a double pancake coil with pancake coils as partial coils. A pancake coil is spirally wound in a plane (flat coil). In general, the double pancake coil is wound on one or more coil carriers (winding carrier). However, there are also other coil forms, for. As solenoid coils, possible.
Nach Aufwickeln des Supraleiter-Bandes zu einer Doppel-Pancake-Spule würden sich die durch die Teilspulen erzeugten Teilmagnetfelder größtenteils auslöschen. Um trotzdem ein für MR-Messungen nutzbares Magnetfeld zu erzeugen, werden erfindungsgemäß die Teilspulen gegeneinander verdreht und/oder verschoben. Auf diese Weise können eine Vielzahl von Magnetfeldverläufen realisiert werden, die bei MR-Messungen benötigt werden. So kann eine erfindungsgemäße Magnetanordnung mit lediglich gegeneinander verschobenen Teilspulen bspw. als Shimspule für eine andere Magnetanordnung dienen.After winding the superconductor tape into a double pancake coil, the partial magnetic fields generated by the partial coils would largely cancel out. In order nevertheless to generate a magnetic field which can be used for MR measurements, according to the invention the partial coils are rotated and / or displaced relative to one another. In this way, a large number of magnetic field courses can be realized, which are required in MR measurements. Thus, for example, a magnet arrangement according to the invention with only partial coils shifted relative to one another can serve as a shim coil for another magnet arrangement.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Magnetanordnung sind bei mindestens einer Doppel-Spule (vorzugsweise bei allen Doppel-Spulen) die Teilspulen jeweils so gegeneinander verdreht und/oder verschoben angeordnet, dass beide Teilspulen jeweils einer Doppel-Spule bei Stromfluss innerhalb der geschlossenen Schleife gleichsinnig vom Strom durchflossen werden. „Gleichsinnig” bedeutet hierbei, dass der Betrag des effektiven (durch Überlagerung der Magnetfelder der Teilspulen hervorgerufene) Magnetfeldes in einem Messvolumen größer ist als das Magnetfeld der einzelnen Teilspulen. Bei Doppe-Spulen, eine Spulenachse aufweisen liegt das Messvolumen vorzugsweise radial innerhalb der Doppel-Spule. Gleichsinnig durchflossene Teilspulen im Sinne der Erfindung können bspw. durch Verdrehen der Spulen gegeneinander um einen Winkel, der zwischen 90° und 270° liegt, erreicht werden.In a particularly preferred embodiment of the magnet arrangement according to the invention, in at least one double coil (preferably in all double coils), the partial coils are each rotated and / or shifted in such a way that both partial coils of a double coil in the same direction in current flow within the closed loop be traversed by the stream. "Equilibrium" here means that the amount of the effective magnetic field (caused by superposition of the magnetic fields of the partial coils) in a measuring volume is greater than the magnetic field of the individual partial coils. In the case of double coils, having a coil axis, the measuring volume is preferably located radially inside the double coil. Coils in the same direction in the sense of the invention can be achieved, for example, by turning the coils relative to one another at an angle which is between 90 ° and 270 °.
Durch die Verdrehung der Teilspulen gegeneinander wird also ein Magnetfeld auf effektive Weise erzeugt. Durch geeignete Wahl des Abstandes beider Teilspulen zueinander lässt sich gewisse Homogenität des Magnetfelds im geometrischen Zentrum dieser Anordnung erreichen.As a result of the rotation of the partial coils relative to one another, a magnetic field is thus generated in an effective manner. By suitable choice of the distance between the two partial coils to each other, it is possible to achieve a certain homogeneity of the magnetic field in the geometric center of this arrangement.
Die Enden des Supraleiter-Bandes sind aufgrund der Verdrehung der Teilspulen gegeneinander leicht verdrillt, so dass in diesem Bereich kleine Störfelder entstehen können, die jedoch bei entsprechend hoher Anzahl von Windungen (Größenordnung 1000 bei Doppel-Pancake-Spulen) der Doppel-Spule vernachlässigbar sind.The ends of the superconductor belt are slightly twisted against each other due to the rotation of the sub-coils, so that in this area small interference fields can arise, which are negligible, however, with a correspondingly high number of turns (order of magnitude 1000 with double pancake coils) of the double coil.
Wenn das Supraleiter-Band nur zu einer einzigen Doppel-Spule gewickelt ist, sind die Teilspulen über die Enden des Bandes miteinander verbunden. Vorzugsweise ist das Supraleiter-Band jedoch zu mindestens zwei Doppel-Spulen aufgewickelt. Dies hat zur Folge, dass die durch das Supraleiter-Band gebildete Spulenanordnung einen größeren Raum abdecken kann, und durch Optimierung der axialen Positionen der Teilspulen die Erzeugung eines großräumig homogenen Magnetfelds ermöglicht wird. Bei der Verwendung von nur einer Doppel-Spule sind die Möglichkeiten für diese Optimierung der Positionen zur Erzeugung eines großräumig homogenen Volumens entsprechend eingeschränkt.When the superconductor tape is wound into only a single double coil, the sub-coils are connected together across the ends of the tape. Preferably, however, the superconductor tape is wound up into at least two double coils. As a result, the coil assembly formed by the superconductor tape can cover a larger space and, by optimizing the axial positions of the component coils, it becomes possible to generate a large-area homogeneous magnetic field. When using only a double coil, the possibilities for this optimization of the positions for generating a large-scale homogeneous volume are limited accordingly.
Vorzugsweise sind die Doppel-Spulen so angeordnet, dass die Teilspulen sämtlicher Doppel-Spulen bei Stromfluss innerhalb der geschlossenen Schleife gleichsinnig vom Strom durchflossen werden. Auf diese Weise kann ein besonders hohes Magnetfeld erzeugt werden.Preferably, the double coils are arranged so that the partial coils of all double coils are flowed through in the same direction in the same direction by the current during flow of current within the closed loop. In this way, a particularly high magnetic field can be generated.
Bei einer alternativen Ausführungsform sind die Doppel-Spulen so angeordnet sind, dass mindestens eine Doppel-Spule bei Stromfluss innerhalb der geschlossenen Schleife gegensinnig bezüglich anderer Doppel-Spulen vom Strom durchflossen wird. D. h. es existiert mindestens ein benachbartes Paar von Doppel-Spulen, deren Magnetfelder sich teilweise auslöschen. Mit Hilfe der gegensinnig durchflossenen Doppel-Spulen können Magnetfeldgradienten realisiert oder Störfelder abgeschirmt werden.In an alternative embodiment, the double coils are arranged such that current flows through at least one double coil in the closed loop in opposite directions with respect to other double coils. Ie. There is at least one adjacent pair of double coils whose magnetic fields partially cancel each other out. Magnetic field gradients can be realized or interference fields shielded by means of the double coils through which they pass in opposite directions.
Bei einer speziellen Ausführungsform weisen die Doppel-Spulen unterschiedliche Innenradien und/oder unterschiedliche Außenradien auf. Doppel-Spulen mit größerem Innen- und/oder Außenradius können beispielsweise als Abschirm- oder Kompensationsspulen für z. B. Doppel-Spulen mit kleineren Innenradien und/oder Außenradien dienen. Besonders bevorzugt ist es, wenn alle Teilspulen mit einem ersten Radius gleichsinnig von Strom durchflossen werden, während die Teilspulen mit einem zweiten Radius gegenüber der Teilspulenmit dem ersten Radius gegensinnig durchflossen werden. Derartige Magnetanordnungen können als Hauptfeldspule mit Abschirmspule dienen.In a specific embodiment, the double coils have different inner radii and / or different outer radii. Double coils with a larger inner and / or outer radius, for example, as shielding or compensation coils for z. B. double coils with smaller inner radii and / or outer radii serve. It is particularly preferred if all partial coils with a first radius are traversed by current in the same direction, while the partial coils are traversed in opposite directions with a second radius with respect to the partial coils with the first radius. Such magnet arrangements can serve as a main field coil with shielding coil.
Vorzugsweise sind die Teilspulen koaxial zueinander angeordnet. Die Achse bezüglich der die Teilspulen koaxial angeordnet sind, verläuft senkrecht zur Wickelebene der Teilspulen. Somit kann bei geeigneter Beabstandung der Teilspulen innerhalb der Doppel-Spule ein homogenes Feld erzeugt werden.Preferably, the partial coils are arranged coaxially with each other. The axis with respect to which the coil sections are arranged coaxially, runs perpendicular to the winding plane of the coil sections. Thus, with a suitable spacing of the partial coils within the double coil, a homogeneous field can be generated.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Doppel-Spulen koaxial zueinander angeordnet. Es sind jedoch auch Anwendungen denkbar, bei denen die Doppel-Spulen winkelig zueinander angeordnet sein können, um bspw. ein ringförmiges Magnetfeld zu erzeugen.In a particularly preferred embodiment, the double coils are arranged coaxially with each other. However, there are also applications conceivable in which the double coils can be arranged at an angle to each other, for example, to produce an annular magnetic field.
Aufgrund der hohen Stromtragfähigkeit von HTS-Bandleitern und der Tatsache, dass niederohmige Joints zwischen HTS-Bandleitern bislang nicht realisierbar sind, kommen die Vorteile der Erfindung besonders gut zur Geltung, wenn das Supraleiter-Band HTS-Material, vorzugsweise YBaCuO, umfasst.Due to the high current-carrying capacity of HTS-strip conductors and the fact that low-resistance joints between HTS-strip conductors are not feasible, the advantages of the invention are particularly effective if the superconducting strip comprises HTS material, preferably YBaCuO.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das Supraleiter-Band mit zwei Stromanschlüssen zur Stromeinspeisung in die Schleife versehen ist, wobei sich zwischen den Stromanschlüssen ein beheizbares Ende des Supraleiter-Bandes befindet. Über die Stromanschlüsse kann die Magnetanordnung geladen werden. Das beheizbare Ende des Supraleiter-Bandes dient dabei als supraleitender Schalter. Sobald der Ladevorgang abgeschlossen ist, wird das Beheizen des beheizbaren Endes des Supraleiter-Bandes beendet, so dass das Supraleiter-Band wieder einen verlustfreien Stromkreis bildet. Eine solche Magnetanordnung kann als Feldspule, bspw. für eine MR-Apparatur, verwendet werden.A preferred embodiment provides that the superconductor belt is provided with two power connections for feeding power into the loop, wherein a heatable end of the superconductor belt is located between the power connections. The magnet arrangement can be charged via the power connections. The heatable end of the superconductor tape serves as a superconducting switch. Once the charging process is completed, the heating of the heatable end of the superconductor belt is terminated, so that the superconductor belt again forms a lossless circuit. Such a magnet arrangement can be used as a field coil, for example for an MR apparatus.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Schlitz geradlinig verläuft und der Schlitz das Band im geschlitzten Bereich (also die nicht geschlitzten Enden ausgenommen) in Teilbänder gleicher Breite teilt. Der Schlitz verläuft dann also entlang der Längsachse des Supraleiter-Bandes. Die aus diesen Teilbändern gewickelten Teilspulen erzeugen Magnetfelder der gleichen Stärke, so dass insbesondere symmetrische Spulenanordnungen einfach realisiert werden können.It is particularly advantageous if the slot is rectilinear and the slot divides the band in the slotted area (that is, excluding the non-slotted ends) into subbands of the same width. The slot then runs along the longitudinal axis of the superconductor belt. The partial coils wound from these subbands generate magnetic fields of the same strength, so that in particular symmetrical coil arrangements can be easily realized.
Die Erfindung betrifft auch ein MR-Magnetsystem, welches mindestens zwei erfindungsgemäße Magnetanordnungen umfasst, sowie ein MR-Magnetsystem, welches mindestens eine erfindungsgemäße Magnetanordnung und mindestens eine andere Magnetanordnung umfasst.The invention also relates to an MR magnet system which comprises at least two magnet arrangements according to the invention and to an MR magnet system which comprises at least one magnet arrangement according to the invention and at least one other magnet arrangement.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.Further advantages of the invention will become apparent from the description and the drawings. Likewise, the features mentioned above and those listed further can be used individually or in any combination. The embodiments shown and described are not to be understood as exhaustive enumeration, but rather have exemplary character for the description of the invention.
Zeichnung und detaillierte Beschreibung der Erfindung Drawing and detailed description of the invention
Es zeigen:Show it:
Die
Durch Aufwickeln des in
Um trotzdem ein möglichst großes effektives Magnetfeld zu erzeugen, werden bei der erfindungsgemäßen Magnetanordnung die Teilspulen
Jede Teilspule ist um eine Achse a gewickelt. In der in
Die Stromzufuhr in eine erfindungsgemäße Magnetanordnung mit einer Doppel-Pancake-Spule
Für den Fall, dass die Stromzufuhr nicht über Induktion erfolgen soll, sondern mittels einer externen Stromquelle, z. B. zum Laden einer Hauptfeldspule zur Erzeugung des B0-Feldes einer MR-Anordnung, sind bei der in
Je nach Länge des Supraleiter-Bandes
Anstelle der in
Die erfindungsgemäßen Magnetanordnungen umfassen jeweils eine gerade Anzahl an Teilspulen (Einzel-Pancake-Spulen), wobei jeweils zwei benachbarte Teilspulen eine Doppel-Pancake-Spule bilden, die durch Aufwickeln eines geschlitzten Supraleiter-Bandes und Verdrehen der Teilspulen gegeneinander hergestellt werden kann. Die Teilspulen einer Doppel-Pancake-Spule werden gleichsinnig vom Strom durchflossen, um ein effektives Magnetfeld zu erzeugen, das größer ist als die Einzelfelder der Teilspulen. Das geschlitzte Supraleiter-Band, aus dem die Doppel-Pancake-Spule gewickelt ist, stellt eine geschlossene Schleife dar, in der der Strom (sobald die Doppel-Pancake-Spule im supraleitenden Zustand ist) verlustfrei fließen kann. Eine zusätzliche Verbindung der einzelnen Teilspulen untereinander ist nicht mehr notwendig. Dies eröffnet die Möglichkeit, MR-Magnetanordnungen mit HTS-Bandleitern auszustatten und somit die Vorteile von HTS-Bandleitern in der Magnetresonanz zu nutzen.The magnet assemblies according to the invention each comprise an even number of partial coils (individual pancake coils), wherein each two adjacent partial coils form a double pancake coil, which can be produced by winding a slotted superconductor tape and rotating the partial coils against each other. The partial coils of a double pancake coil are in the same direction flows through the current to generate an effective magnetic field that is greater than the individual fields of the coil sections. The slotted superconductor tape from which the double pancake coil is wound represents a closed loop in which the current (once the double pancake coil is in the superconducting state) can flow lossless. An additional connection of the individual coil sections with each other is no longer necessary. This opens up the possibility of equipping MR magnet arrays with HTS band conductors and thus exploiting the advantages of HTS band conductors in magnetic resonance.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Supraleiter-BandSuperconductor tape
- 22
- Schlitzslot
- 3a, 3b3a, 3b
- Ende des Supraleiter-BandesEnd of the superconductor band
- 4a, 4b4a, 4b
- Teilbänder des Supraleiter-BandesSubbands of the superconductor band
- 5, 5a, 5b5, 5a, 5b
- Doppel-Pancake-Spule mit gleichsinnig durchflossenen TeilspulenDouble pancake coil with coils running in the same direction
- 5', 5a', 5b'5 ', 5a', 5b '
- Doppel-Pancake-Spule mit gegensinnig durchflossenen TeilspulenDouble pancake coil with oppositely charged partial coils
- 6a, 6b, 6c, 6d6a, 6b, 6c, 6d
- Teilspulen der Doppel-Pancake-SpulenPart coils of double pancake coils
- 7a, 7b7a, 7b
- Stromzuführungenpower leads
- 88th
- Supraleitender SchalterSuperconducting switch
- aa
- Achse der TeilspuleAxis of the partial coil
- LL
- Längsachse des Supraleiter-BandesLongitudinal axis of the superconductor belt
- MA1MA1
-
Magnetanordnung mit Doppel-Pancake-Spule mit Radius 1Magnet arrangement with double pancake coil with
radius 1 - MA2, MA3MA2, MA3
-
Magnetanordnung mit Doppel-Pancake-Spule mit Radius 2Magnet arrangement with double pancake coil with
radius 2
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Laskaris, E. T., Ackermann, T., Dorri, B. Gross, D., Herd, K., Minas, C., A Cryogen-Free Superconducting Magnet for Interventional MRI Applications, IEEE Transactions an Applied Superconductivity, Vol. 5, No. 2, June 1995 [0002] Laskaris, ET, Ackermann, T., Dorri, B. Gross, D., Herd, K., Minas, C., A Cryogen-Free Superconducting Magnet for Interventional MRI Applications, IEEE Transactions to Applied Superconductivity, Vol. 5, No , 2, June 1995 [0002]
- Druckschrift Bruker HTS YBCO CoatedConductorDataSheet der Firma Bruker HTS GmbH [0008] Brochure Bruker HTS YBCO Coated Conductor Data Sheet from Bruker HTS GmbH [0008]
- http://www.bruker-est.com/ybco-tapes.html [0008] http://www.bruker-est.com/ybco-tapes.html [0008]
- Laskaris, E. T., Ackermann, T., Dorri, B. Gross, D., Herd, K., Minas, C., A Cryogen-Free Superconducting Magnet for Interventional MRI Applications, IEEE Transactions an Applied Superconductivity, Vol. 5, No. 2, June 1995 [0010] Laskaris, ET, Ackermann, T., Dorri, B. Gross, D., Herd, K., Minas, C., A Cryogen-Free Superconducting Magnet for Interventional MRI Applications, IEEE Transactions to Applied Superconductivity, Vol. 5, No , 2, June 1995 [0010]
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Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2494771A (en) * | 2011-09-14 | 2013-03-20 | Bruker Biospin Ag | Method for making a magnet coil using a slit band-shaped conductor |
DE102012215507B3 (en) * | 2012-08-31 | 2013-12-05 | Bruker Biospin Gmbh | Magnet arrangement for generating a highly stable magnetic field |
DE102012217990A1 (en) * | 2012-10-02 | 2014-04-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Superconducting coil device and manufacturing method |
DE102013207222A1 (en) | 2013-04-22 | 2014-10-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Winding support, electrical coil and method for producing an electrical coil |
DE102014202019A1 (en) | 2014-02-05 | 2015-08-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for producing an electrical coil winding |
WO2015150165A1 (en) | 2014-04-04 | 2015-10-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Electrical coil device having at least two coils and method for production |
DE102014207373A1 (en) | 2014-04-17 | 2015-10-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for producing an electrical coil winding with a double-connected band conductor |
DE102014211316A1 (en) | 2014-06-13 | 2015-12-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Electrical coil device with at least two partial coils and manufacturing method thereto |
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-
2010
- 2010-10-18 DE DE102010042598A patent/DE102010042598A1/en not_active Withdrawn
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Druckschrift Bruker HTS YBCO CoatedConductorDataSheet der Firma Bruker HTS GmbH |
http://www.bruker-est.com/ybco-tapes.html |
Laskaris, E. T., Ackermann, T., Dorri, B. Gross, D., Herd, K., Minas, C., A Cryogen-Free Superconducting Magnet for Interventional MRI Applications, IEEE Transactions an Applied Superconductivity, Vol. 5, No. 2, June 1995 |
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2494771A (en) * | 2011-09-14 | 2013-03-20 | Bruker Biospin Ag | Method for making a magnet coil using a slit band-shaped conductor |
US8712489B2 (en) | 2011-09-14 | 2014-04-29 | Bruker Biospin Ag | Method for manufacturing a magnet coil configuration using a slit band-shaped conductor |
GB2494771B (en) * | 2011-09-14 | 2016-01-06 | Bruker Biospin Ag | Method for manufacturing a magnet coil using a slit band-shaped conductor |
DE102012215507B3 (en) * | 2012-08-31 | 2013-12-05 | Bruker Biospin Gmbh | Magnet arrangement for generating a highly stable magnetic field |
US9620273B2 (en) | 2012-08-31 | 2017-04-11 | Bruker Biospin Gmbh | Magnet system for generation of a highly stable magnetic field |
GB2506276B (en) * | 2012-08-31 | 2018-01-31 | Bruker Biospin Gmbh | Magnet system for generation of a highly stable magnetic field |
DE102012217990A1 (en) * | 2012-10-02 | 2014-04-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Superconducting coil device and manufacturing method |
WO2014053307A1 (en) * | 2012-10-02 | 2014-04-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Superconductive coil device and production method |
DE102013207222A1 (en) | 2013-04-22 | 2014-10-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Winding support, electrical coil and method for producing an electrical coil |
US9117576B2 (en) | 2013-04-22 | 2015-08-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Winding support, electrical coil and method to produce an electrical coil |
DE102014202019A1 (en) | 2014-02-05 | 2015-08-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for producing an electrical coil winding |
US10510484B2 (en) | 2014-04-04 | 2019-12-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Forming an electrical coil device by cutting a strip conductor winding into at least two partial coils |
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DE102014207373A1 (en) | 2014-04-17 | 2015-10-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for producing an electrical coil winding with a double-connected band conductor |
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DE102014217249A1 (en) | 2014-08-29 | 2016-03-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Superconducting coil device with continuous current switch and method for switching |
US9691530B2 (en) | 2014-08-29 | 2017-06-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Superconducting coil device with continuous current switch and method for switching |
DE102014217250A1 (en) | 2014-08-29 | 2016-03-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Superconducting coil device with switchable conductor section and method for switching |
US11961664B2 (en) | 2020-07-31 | 2024-04-16 | Fermi Research Alliance, Llc | High temperature superconducting magnet |
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