DE60029406T2 - Offene supraleitende einen Heliumbehälter integrierende Magnetanordnung - Google Patents

Offene supraleitende einen Heliumbehälter integrierende Magnetanordnung Download PDF

Info

Publication number
DE60029406T2
DE60029406T2 DE60029406T DE60029406T DE60029406T2 DE 60029406 T2 DE60029406 T2 DE 60029406T2 DE 60029406 T DE60029406 T DE 60029406T DE 60029406 T DE60029406 T DE 60029406T DE 60029406 T2 DE60029406 T2 DE 60029406T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coil
superconducting magnet
iron ring
magnet assembly
magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60029406T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60029406D1 (de
Inventor
Stephen Randolph Florence Elgin II
Gregory Alan Florence Lehmann
Kenneth E. Florence Grut
Michelle Guilmet Florence Sansbury
John Jr. Florence Scaturro
Bu-Xin Florence Xu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Application granted granted Critical
Publication of DE60029406D1 publication Critical patent/DE60029406D1/de
Publication of DE60029406T2 publication Critical patent/DE60029406T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/38Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
    • G01R33/381Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using electromagnets
    • G01R33/3815Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using electromagnets with superconducting coils, e.g. power supply therefor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/06Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/38Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
    • G01R33/3806Open magnet assemblies for improved access to the sample, e.g. C-type or U-type magnets
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S505/00Superconductor technology: apparatus, material, process
    • Y10S505/825Apparatus per se, device per se, or process of making or operating same
    • Y10S505/888Refrigeration
    • Y10S505/892Magnetic device cooling

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine im Wesentlichen donut-förmige supraleitende Magnetanordnung für einen Magnetresonanzbildgebungsmagneten in offener Architektur.
  • Wie es wohlbekannt ist, kann ein supraleitender Magnet supraleitend gemacht werden, indem er in einer extrem kalten Umgebung angeordnet wird, z.B. indem er in einem Kryostaten oder einem Druckgefäß eingeschlossen wird, das flüssiges Helium oder ein anderes Kryogen enthält. Die extreme Kälte stellt sicher, dass die Magnetspulen supraleitend gemacht werden können, so dass aufgrund des Fehlens des Widerstandes ein Strom weiter durch die Spulen fließt, nachdem eine Energiequelle entfernt worden ist, wenn die Energiequelle zu Beginn (für eine relativ kurze Zeitdauer) an die Magnetspulen angeschlossen wird, wodurch ein starkes Magnetfeld aufrecht erhalten wird. Supraleitende Magneten finden breite Anwendungsgebiete in dem Bereich der Magnetresonanzbildgebung (hierin im Folgenden als MRI bezeichnet).
  • Ein anderes Problem, auf das konventionelle und frühe MRI-Geräte gestoßen sind, besteht darin, dass sie Spulenmagneten verwenden, die in zylindrischen Strukturen mit einer zentralen Öffnung als Zugang für einen Patienten eingeschlossen sind. In einer solchen Anordnung ist der Patient jedoch praktisch in der warmen Öffnung bzw. dem Patiententunnel eingeschlossen, was bei einigen Patienten Klaustrophobie hervor rufen kann. Das Wünschenswerte eines Magneten in offener Architektur, in dem der Patient nicht notwendigerweise vollständig eingeschlossen ist, ist seit langem bekannt. Leider wirft eine offene Architektur eine Anzahl technischer Probleme und Herausforderungen auf.
  • Ein Magnettyp in offener Architektur verwendet ein geteiltes Dewargefäß oder geteilte Flüssigheliumgefäße, wobei das untere Heliumgefäß und das obere Heliumgefäß an einem Ende der Gefäße durch eine oder mehrere Halterungen verbunden sind, siehe z.B. EP-A-0940687.
  • Solche supraleitenden Magneten in offener Architektur können Eisenringe verwenden oder erfordern, um das Magnetfeld zu formen und zu begrenzen. Die Feldstärke solcher Magneten beeinträchtigt den Rauschabstand und die Bildqualität. Supraleitende Magneten in offener Architektur erzeugen im Vergleich zu konventionelleren zylindrischen Magneten jedoch eine allgemein niedrige Feldstärke.
  • Probleme, die als ein Ergebnis der Einbeziehung von Eisenringen auftreten, enthalten die Wechselwirkung des starken Magnetfeldes der supraleitenden Magnetspule mit den Eisenringen. Zusätzlich stellen die unterschiedliche Wärmeexpansion und -kontraktion des Eisenrings und der magnetischen Komponenten bei den Temperaturzyklen von über 400°F, die beim Hochfahren des Magneten in den supraleitenden Betrieb oder dem Erwärmen nach einer Unterbrechung des supraleitenden Betriebs auftreten, Schwierigkeiten bei der Ausführung eines geeigneten Magnetaufbaus dar. Weiterhin muss die Magnetanordnung einen genauen Abstand zwischen dem Eisenring und den Magnetspulen herstellen und einhalten.
  • Es ist auch in hohem Maße wünschenswert, den Patientenraum zwischen den supraleitenden Magnetspulen am nächsten an dem Bildgebungsbereich zu maximieren, während gleichzeitig eine ausreichende Halterung für die Magnetspulen geschaffen wird.
  • Demnach zeigen sich Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung der Bildqualität und bei der Erhaltung einer genauen Halterung der magnetischen Komponenten und einer festen relativen Positionierung in Gegenwart von solchen harten und gegensätzlichen Umgebungs- und Betriebserfordernissen.
  • Folglich besteht ein besonderer Bedarf an einer Magnetanordnung für einen supraleitenden Magneten in offener Architektur, um die zuvor genannten Probleme zu überwinden.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine im Wesentlichen donut-förmige supraleitende Magnetanordnung geschaffen, wie sie in Anspruch 1 definiert ist. Eine Magnetanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus US-A-5 883 558 bekannt.
  • Die Spulenformen können aus gewickeltem und bearbeitetem glasfaserverstärkten Kunststoff bzw. FRP mit einem von den Spulen, die auf sie gewickelt sind, entfernten Kranz bestehen, wobei sich Schrauben bzw. Stifte durch den Kranz hindurch erstrecken.
  • Die Spulenformen können eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Zunge auf dem Umfang neben dem ferromagnetischen Ring enthalten, die mit Umfangsnuten auf den jeweiligen Sei tenflächen des Rings zusammenpassen, um die Spulen auf dem Ring in einer vorbestimmten axialen Position relativ zu jeder einzelnen Spule axial zu positionieren und um eine axiale Bewegung der Spulenformen und der Spulen zu verhindern, wenn sie an dem Ring befestigt sind.
  • Die Cartridge kann durch radiale innere Schlitze entlang des Innenumfangs des Gehäuses innerhalb des Gehäuses befestigt sein.
  • In dem Kryogengefäß kann um die Magnetcartridge herum ein flüssiges Kryogen vorhanden sein.
  • Mehrere Haltestifte, die um den äußeren Rand des ferromagnetischen Rings herum beabstandet angeordnet sind, können mit Öffnungen in dem Rand der äußeren Spulenform zusammenpassen, um die Magnetanordnung während des Transports derselben zu haltern.
  • Das Gehäuse kann aus Aluminium bestehen, und die mit Gewinde versehenen Stifte können aus rostfreiem Stahl sein, wodurch die Stifte den starken magnetischen Kräften widerstehen, die dazu neigen, die Verbindungen zwischen dem Ring und den Spulenformen zu öffnen.
  • Ein Gehäuse kann die Magnetanordnung umschließen, und das Gehäuse kann innere Nuten aufweisen, in denen die äußeren Enden der Spulenformen der Magnetanordnung angeordnet und befestigt sind.
  • Wenigstens eines der Umfangsenden des Gehäuses kann lösbar sein, um ein Einsetzen der Magnetanordnung zur Bildung einer Magnetcartridge zum Einsetzen in das Kryogendruckgefäß des supraleitenden Magneten zu ermöglichen.
  • Die Enden der radialen Stifte können mit Gewinde versehen sein, und Sicherungsmuttern können mit den mit Gewinde versehenen Enden zusammenwirken, um die Spulenformen und den Eisenring aneinander zu befestigen.
  • In dem Gehäuse können periphere Stifte vorhanden sein, um die Magnetanordnung innerhalb des Gehäuses zu haltern.
  • Die zweite Spulenform kann aus FRP bestehen und eine Spulentasche mit offenem Ende mit einem Flansch aus rostfreiem Stahl aufweisen, der das offene Ende schließt, um den offenen Patientenraum zwischen den Magnetspulen zu maximieren.
  • Zwischen der zweiten Spule und dem Flansch aus rostfreiem Stahl kann ein Isolator angeordnet sein.
  • Mehrere Schrauben können sich durch den Isolator hindurch zu dem Flansch aus rostfreiem Stahl erstrecken und diesen befestigen.
  • Die Erfindung wird nun im Wege eines Beispiels unter Bezug auf die Zeichnungen genauer beschrieben:
  • 1 zeigt eine vereinfachte seitliche Querschnittsansicht eines supraleitenden Magneten, der die vorliegende Erfindung beinhaltet.
  • 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts aus 1, die Details zeigt, die zur Erklärung der Erfindung nützlich sind.
  • 3 zeigt eine vergrößerte detaillierte Ansicht einer der Magnetspulenformen aus der 1 und 2.
  • Unter Bezug auf die 1 und 2: Ein supraleitender Magnet 10 in offener Architektur enthält beabstandete parallele Poleelemente 12 und 13, die am an einem Ende durch ein Paar nicht magnetischer Verbindungselemente oder Pfosten 14 getrennt und gehaltert sind. Die Polelemente 12 und 13 bestehen aus einem ferromagnetischen Material, wie z.B. Eisen. Die Polflächen 16 sind so geformt 18, dass sie die Homogenität des Magnetfeldes innerhalb eines Bildgebungsbereiches 20 entlang der Achse 22 des supraleitenden Magneten verbessern. Stützen 24 befestigen den Magneten 10 am Untergrund bzw. Fußboden 26.
  • Das Hauptmagnetfeld B0, das allgemein durch einen Pfeil 28 innerhalb des Bildgebungsbereiches 20 bezeichnet ist, wird durch Magnetspulen 29 und 30 in Heliumgefäßen 32 und 33 erzeugt. Die beabstandeten Heliumgefäße 32 und 33 sind zylindrische Elemente, die zu dem Bildgebungsbereich 20 hin ein offenes Ende 31 aufweisen. Eine Magnetfeldabgleich- bzw. Shimmingvorrichtung, wie z.B. (nicht gezeigte) Korrekturspulen in den Kryogengefäßen 32 und 33 und passive Ausgleichsscheiben in externen Abgleichvorrichtungen, die allgemein mit 36 bezeichnet sind, gleichen Inhomogenitäten des Magnetfeldes in dem Bildgebungsbereich 20 auf die in der Fachwelt wohlbekannte Weise aus. Ein Recondenser 34 und ein zugehöriger mechani schen Kryokühler 35 (der ein zweistufiger Giffort-McMahon-Kryokühler sein kann) kondensiert das Heliumgas, das bei dem supraleitenden Betrieb entsteht, wieder zurück in flüssiges Helium. Das wieder kondensierte flüssige Helium strömt von dem Recondenser 34 durch Schwerkraft in das obere Heliumgefäß 32. Ein vertikales Überführungsrohr 37 verbindet die Heliumgefäße 32 und 33 und ermöglicht die Gravitationsströmung von Helium von dem oberen Heliumgefäß 32 zu dem unteren Heliumgefäß 33.
  • Wie es am besten in 2 gezeigt ist, sind die supraleitenden Magnetspulen 29 und 30 zu einer Magnetanordnung 33 montiert, wobei ein kalter Eisenring 40 zwischen den Spulen angeordnet ist. Die Spulen 29 und 30 sind jeweils auf Spulenträgern 44 bzw. 42 aus einem Glasfaser-Epoxid-Verbundwerkstoff in Taschen 46 bzw. 48, die für die Spulen eingearbeitet worden sind, gehaltert. Die Tasche 46 ist L-förmig und mit einem offenen Ende versehen und liegt an einer mit einem offenen Ende versehenen rechteckigen Tasche 50 an, die in das Endelement 52 eingearbeitet ist, und ist mit einem dünnen Flansch 54 aus rostfreiem Stahl montiert, um die Tasche zu vervollständigen. Der Flansch 54 ist mechanisch an dem Spulenträger 44 befestigt, um die Magnetspule 29 vor der Montage der Magnetanordnung 33 an der Stelle zu halten.
  • Bei einem Magneten in offener Architektur, wie er z.B. in 1 gezeigt ist, lässt die Anordnung der Magnetspule 29 zur Erzeugung der notwendigen Magnetfeldstärke und -qualität für eine MRI-Bildgebung weniger vertikalen Raum, der zwischen der Spule und dem Bildgebungsbereich 20 verfügbar ist, als es erwünscht ist, weil ein Ziel darin besteht, für den Komfort des Patienten so viel vertikalen offenen Raum wie möglich zu erhalten. Es ist jedoch wichtig, dass der Spulenträger 44 sowohl axialen als auch radialen Halt bietet, um jede Bewegung der Leiter der Magnetspule 29 zu vermeiden, die zu einer schlechten Qualität der Bildgebung oder sogar zu einem Quench oder einer Unterbrechung des supraleitenden Betriebs des supraleitenden Magneten 10 führen könnte. Ein Quench kann zu erheblichen Kosten und einer erheblichen Stillstandzeit der MRI-Geräte führen, bevor der supraleitende Magnet 10 wieder mit flüssigem Helium gefüllt und der Magnet in den supraleitenden Betrieb hochgefahren werden kann.
  • Demnach wird es wichtig, eine Spulenformanordnung zu schaffen, die eine richtige Wicklung und Positionierung der Magnetspule am nächsten an dem Bildgebungsbereich 20 ermöglicht, und die in Gegenwart der starken Magnetfelder, die während des supraleitenden Betriebs erzeugt werden, auch eine gute radiale und axiale Spulenhalterung schafft.
  • 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Anordnung 45 der Magnetspulen 29. Unter Bezug auf 3: Eine FRP-Spulenform 44 enthält eine offene Spulentasche 46 für die Magnetspule, wobei die Spulentasche in die Spulenform eingearbeitet ist. Vor dem Wickeln der Spulen 29 wird das offene Ende der Spulentasche 46 durch eine isolierende Schicht 47 und einen Flansch 54 aus rostfreiem Stahl geschlossen, der einen vertikalen Randabschnitt 55 zur Anordnung an der Spulenform 44 enthält. Mehrere Befestigungsschrauben 61 um den Rand der Spulenform 44 herum befestigen die isolierende Schicht 47 und den Flansch 54 aus rostfreiem Stahl an der Spulenform. Der rostfreie Stahlflansch 54 ist viel stärker und steifer als es für ein FRP-Gegenstück erforderlich ist. Als Ergebnis ist eine viel geringere Dicke erforderlich, wodurch ein vergrößer ter Patientenraum zwischen der Spule 29 und dem Bildgebungsbereich 20 geschaffen wird.
  • Wenn es erwünscht ist, kann ein dickerer Verstärkungsring 59 als Halterung in der Wicklung der Magnetspule 29 auf der Spulenform 44 verwendet werden, nach der er entfernt werden kann.
  • Die Magnetanordnung 33 enthält weiterhin mehrere mit Gewinde versehene Stifte 58 (siehe 2) aus rostfreiem Stahl, die sich durch Öffnungen 60 in dem Eisenring 40 hindurch erstrecken und mit Öffnungen 62 und 64 in den Spulenträgern 42 und 44 zusammenpassen, wobei die Enden 58 jedes Stiftes jeweils in zylindrischen Nuten 69 und 71 angeordnet sind. Die Enden 58 der Stifte 60 sind durch Muttern 68 gesichert. Eine Anzahl von 16 Kombinationen aus Stiften oder Sicherungsstangen 58 und Muttern 68 sind um den Eisenring 40 herum gleichmäßig beabstandet, um die Spulen 29 und 30 fest und sicher um den Eisenring 40 herum anzuordnen und zu befestigen.
  • Die Umfangspositionierungsnuten 80 und 92 jeweils um den Außenumfang bzw. den Innenumfang des ferromagnetischen Eisenrings 40 herum schaffen eine feststehende Positionierung und Halterung für die Spulenformen 42 und 44 durch Zungen oder umlaufende passende Fortsätze 98 und 90, die sich von den Spulenformen in die Positionierungsnuten hinein erstrecken.
  • Acht Haltestifte 95, die an dem Endflansch 91 gleichmäßig beabstandet um den Umfang herum angeordnet sind, passen mit Öffnungen 97 in der Spulenform 42 entlang des von dem Bildgebungsbereich 20 entfernten äußeren Endes zusammen. Die Stifte 95 halten die Magnetanordnung 33, wenn der supraleitende Magnet 10 nicht mit Energie beaufschlagt ist und während des Transports des Magneten. Die Anordnung 33 sitzt in einer rechteckigen Tasche 50 in einem Aluminiumendflansch 52 am nächsten zu der Achse 22 (siehe 1). Der Endflansch 52 ist dicker als es für die Druckgrenze erforderlich ist. Eine unterschiedliche Kontraktion zwischen der Anordnung 33 und den Endflanschen 52 und 91 beansprucht die Anordnung einschließlich der Spulen 29 und 30 in der Radialrichtung.
  • Die Magnetanordnung 33 ist innerhalb eines Aluminiumgehäuses angeordnet, das die Endflanschringe 91 und 52 um die Enden herum und unterlegscheibenförmigen Seiten 102 und 104 enthält. Die vollständige Anordnung ist eine Cartridge 100, in dem die Magnetkomponenten genau und fest positioniert sind und das ihre Positionierung in Gegenwart starker Magnetfelder während des supraleitenden Betriebs und der starken, auf den Eisenring 40 ausgeübten Kräfte radial und axial aufrecht erhält. Ein flüssiges Kryogen, wie z.B. flüssiges Helium 106, erzeugt kryogenische Temperaturen für einen supraleitenden Betrieb des supraleitenden Magneten 10.
  • Eine zylindrische donutförmige Magnetcartridgeanordnung 100 kann folglich montiert werden, bevor sie in einen durch ein Kryogendruckgefäß 70 (siehe 1) gebildeten Holraum eingesetzt wird, das aus Baualuminium von hoher Festigkeit hergestellt ist. Die Cartridge 33 enthält die supraleitenden Magnetspulen 29 und 30, die in den Spulenträgern 42 und 44 gehaltert sind. Die Spulenträger 42 und 44 sind ihrerseits durch die Stifte 58 und die Schrauben 68 auf den gegenüberliegenden Seiten des Eisenrings 40 befestigt.
  • Die rostfreien Stahlschrauben 68 halten an den Verbindungen 74 und 76 jeweils die Kompression zwischen dem Eisenring 40 und den zugehörigen Spulenanordnungen 42, 30 sowie 44, 29 aufrecht. Das Aufrechterhalten der Kompression der Verbindung verhindert eine Trennung der Verbindung 74 und 76 während eines Warmtransportes des supraleitenden Magneten 10. Wenn der supraleitende Magnet 10 während der Perioden des supraleitenden Betriebs abkühlt, führt die Differenz der Wärmekontraktion zwischen dem Eisenring 40 und den rostfreien Stahlstiften und Muttern 62, 68 zu einer ausreichenden Druckkraft, um eine Trennung an den Verbindungen 74, 76 auszuschließen. Die Verwendung von Sicherungsmuttern für die Muttern 68 verhindert ein Lösen der Anordnung 33. Das flüssige Helium 102 zwischen der Cartridge 100 und dem Kryogen- oder Heliumdruckgefäß 10 erzeugt eine kryogenische Kühlung.
  • Die Kombinationen 90, 92 sowie 98, 80 aus Zunge und Nut schaffen eine radiale Anordnung und Ausrichtung von Spule zu Spule. Wenn die Anordnung 33 während des Hochfahrens des supraleitenden Magneten 10 in den supraleitenden Betrieb abkühlt, erzeugt die unterschiedliche Kontraktion zwischen dem Eisenring 40 und den Spulenformen 42 und 44 jeweils eine Selbstausrichtung der Zungen 98 und 90 in den Nuten 80 und 92. Eine axiale Positionierung der supraleitenden Magnetspulen 29 und 30 wird durch eine Maßkontrolle der Magnetkomponenten zu einem gemeinsamen Bezugspunkt an dem Endflansch 91 der äußeren Spule 30 erreicht, wodurch die Möglichkeit einer Abmaßsummierung verhindert wird.
  • Die Magnetanordnung 33 vereinfacht demnach die Montage der magnetischen Komponenten in eine Magnetcartridge 100 und positioniert auch die magnetischen Komponenten während des Transports und während des Hochfahrens oder Abkühlens auf supraleitende Temperaturen zur Aufnahme des supraleitenden Betriebs und während des anschließenden Aufwärmens auf Umgebungstemperatur nach der Unterbrechung der supraleitenden Betriebstemperatur genau, die Änderungen und Temperaturzyklen von über 400°F erzeugen, und hält die Position der magnetischen Komponenten aufrecht. Die großen Temperaturschwankungen üben in Folge der unterschiedlichen Expansion und Kontraktion der verschiedenen Materialien der Cartridge 100 in Abhängigkeit von Temperaturänderungen erhebliche Drücke aus. Die Magnetanordnung 33 und die Magnetcartridge 100 erzeugen auch Festigkeit und Steifigkeit während des Transports des Magneten, ob von der Fabrik zu dem Ort seines Einbaus oder zwischen verschiedenen MRI-Testorten oder medizinischen Kliniken im Falle eines mobilen MRI, das von mehreren medizinischen Einrichtung gemeinsam genutzt wird.
  • Die vorgegebene und konsistente Ausrichtung der magnetischen Komponenten, der Spulen 29 und 30 und des Eisenrings 40, trägt bei der MRI-Bildgebung erheblich zur Abbildungsqualität in dem Bildgebungsbereich 20 bei und trägt auch zur Einhaltung der Positionierung der magnetischen Komponenten beim Transport des supraleitenden Magneten 10 bei. Die Magnetanordnung 33 widersteht auch den Wirkungen der magnetischen Kräfte und Wechselwirkungen zwischen den supraleitenden Magnetspulen 29 und 30 und im Eisenring 40.
  • In einem supraleitenden Magneten, in dem zwei supraleitende Magnetspulen 29 und 30 durch einen Eisenring getrennt sind, sind die Kräfte von den Magnetspulen nach außen von dem Eisenring 40 weg gerichtet. Die Netto-Auswärtskraft auf das Heliumgefäß 70 wird auf die Magnetaufhängungsanordnung 33 ü bertragen, und die Wechselwirkung zwischen den Magnetspulen und dem Eisenring neigt zum Öffnen der Verbindungen 74 und 76 zwischen dem Eisenring und den Magnetspulen. Die starke zwangsläufige Positionierung, sowohl radial als auch axial, die durch die Magnetanordnung 33 und die Magnetcartridge 100 erzeugt wird, widersteht jedoch einem solchen Öffnen oder einer solchen Bewegung, die anderenfalls die Qualität der MRI-Bildgebung in dem Bildgebungsvolumen 20 verschlechtern würde.

Claims (9)

  1. Im Wesentlichen donutförmig supraleitende Magnetanordnung, zur Anordnung in einem Magnetresonanzbildgebungsmagneten (10) in offener Architektur, wobei die Anordnung aufweist: ein Kryogengefäß (70), einen Eisenring (40), der zwei axial gegenüberliegende Seitenflächen aufweist, eine erste ringförmige Spulenform (42), die um eine der Seitenflächen des Eisenrings herum angeordnet ist, eine zweite ringförmige Spulenform (44), die um die andere der Seitenflächen des Eisenrings herum angeordnet ist, wobei die ringförmigen Spulenformen (42, 44) jeweils eine Spulentasche (48, 46) aufweisen, supraleitende Magnetspulen (29, 30), die in jeder der Taschen gewickelt sind, eine Mehrzahl von radialen Stiften (60), die sich durch den Eisenring (40) hindurch und durch einen Bereich jeder der Spulenformen (42, 44) hindurch erstrecken, um die Spulenfor men an dem Ring zu befestigen, um eine Trennung der Spulen und des Eisenrings zu verhindern, wobei der Eisenring (40), die Spulenformen (42, 44), die Magnetspulen (29, 30) und die radialen Stifte (60) von einem Gehäuse (52, 91, 102, 104) umschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (52, 91, 102, 104) Enden (52, 91) aufweist, die Ausnehmungen enthalten, um die ringförmigen Spulenformen (42, 44) innerhalb des Gehäuses zur Bildung einer Magnetcartridge (100) zu positionieren und zu befestigen und die Magnetcartridge (100) innerhalb des Kryogengefäßes positioniert und befestigt ist.
  2. Supraleitende Magnetanordnung nach Anspruch 1, bei der die Spulenformen (42, 44) ein gewickelter und bearbeiteter Faser/Epoxyd-Verbund sind.
  3. Supraleitende Magnetanordnung nach Anspruch 1, bei der innerhalb des Kryogengefäßes um die Magnetcartridge herum flüssiges Kryogen vorhanden ist.
  4. Supraleitende Magnetanordnung nach Anspruch 1, die weiterhin ein oberes und ein unteres Flüssigkryogengefäß aufweist, um dazwischen ein zur Magnetresonanzbildgebung geeignetes Magnetfeld zu erzeugen, wobei innerhalb jedes des oberen und unteren Flüssigkryogengefäßes eine Magnetcartridge positioniert und befestigt ist.
  5. Supraleitende Magnetanordnung nach Anspruch 1, bei der Randnuten um die Seitenflächen des Eisenrings herum angeordnet sind und die Spulenformen sich in Umfangsrichtung erstreckende Zungen aufweisen, die sich in die Nuten hinein erstrecken und mit diesen zusammenpassen, um die Spulenformen und die supraleitenden Spulen an dem Eisenring zu positionieren und eine axiale Bewegung zwischen diesen zu verhindern.
  6. Supraleitende Magnetanordnung nach Anspruch 5, bei der die Spulenformen äußere von dem Eisenring entfernte Enden aufweisen, um die Spulenformen (42, 44) innerhalb der Ausnehmungen zu positionieren und zu befestigen.
  7. Supraleitende Magnetanordnung nach Anspruch 1, bei der die zweite Spulenform ein Faser/Epoxyd-Verbund ist und eine Spulentasche mit einem offenen Ende mit einem Flansch aus rostfreiem Stahl enthält, der das offene Ende schließt.
  8. Supraleitende Magnetanordnung nach Anspruch 7, bei der die zweite ringförmige Spule in der Spulentasche mit offenem Ende positioniert ist, und ein Isolator zwischen der zweiten ringförmigen Spule und dem Flansch aus rostfreiem Stahl angeordnet ist.
  9. Supraleitende Magnetanordnung nach Anspruch 8, bei der sich eine Mehrzahl von Schrauben durch den Isolator hindurch erstreckt und den Isolator an dem Flansch aus rostfreiem Stahl diesem befestigt.
DE60029406T 1999-11-15 2000-11-10 Offene supraleitende einen Heliumbehälter integrierende Magnetanordnung Expired - Lifetime DE60029406T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/441,166 US6150912A (en) 1999-11-15 1999-11-15 Open architecture superconducting magnet helium vessel structure
US441166 1999-11-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60029406D1 DE60029406D1 (de) 2006-08-31
DE60029406T2 true DE60029406T2 (de) 2007-02-15

Family

ID=23751798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60029406T Expired - Lifetime DE60029406T2 (de) 1999-11-15 2000-11-10 Offene supraleitende einen Heliumbehälter integrierende Magnetanordnung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6150912A (de)
EP (1) EP1102078B1 (de)
JP (1) JP3469547B2 (de)
DE (1) DE60029406T2 (de)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6636136B1 (en) * 2000-12-14 2003-10-21 Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc Mechanical stabilizer-tuned damper for high field open magnet
CN1307660C (zh) * 2001-12-21 2007-03-28 皇家飞利浦电子股份有限公司 核磁共振成像系统的冷却
US6600399B1 (en) * 2002-02-05 2003-07-29 Roland Pierre Trandafir Transducer motor/generator assembly
US7242191B2 (en) * 2002-11-25 2007-07-10 General Electric Company Cold mass support structure and helium vessel of actively shielded high field open MRI magnets
JP4186636B2 (ja) * 2003-01-30 2008-11-26 株式会社日立製作所 超電導磁石
KR100645442B1 (ko) * 2005-07-25 2006-11-14 삼성전자주식회사 칼라 하프톤 스크린 설계 방법 및 그 장치
JP4705528B2 (ja) * 2006-01-05 2011-06-22 株式会社日立製作所 超伝導磁石装置および磁気共鳴イメージング装置
US7560929B2 (en) * 2006-08-14 2009-07-14 Fonar Corporation Ferromagnetic frame magnet with superconducting coils
DE102006040687A1 (de) * 2006-08-30 2008-03-13 Bruker Biospin Ag Split Coil Magnetanordnung mit verbessertem mechanischem Aufbau
US20100102908A1 (en) * 2008-10-24 2010-04-29 Wang Nmr Inc Annular multi-cell endless box girder apparatus for a quench avoidant coldmass in an mri magnet
US20100109824A1 (en) * 2008-11-06 2010-05-06 Wang Nmr Inc Unitary multi-cell concentric cylindrical box girder coldmass apparatus for open air mri to avoid superconducting magnet quench
GB2468295B8 (en) * 2009-03-03 2011-04-13 Siemens Plc A method for progressively introducing current into a superconducting coil mounted on a former
CN102360691B (zh) * 2011-06-24 2013-03-13 中国科学院电工研究所 一种带有铁环结构的开放式核磁共振磁体系统
JP6619417B2 (ja) * 2015-02-27 2019-12-11 株式会社日立製作所 磁気共鳴イメージング装置
CN106449002B (zh) * 2016-09-09 2017-12-12 江苏美时医疗技术有限公司 一种用于全身磁共振成像超高场超导磁体
CN106449001B (zh) * 2016-09-09 2018-01-23 江苏美时医疗技术有限公司 一种用于小动物磁共振成像的超高场高均匀性超导磁体
EP3467532B1 (de) * 2017-10-06 2021-10-06 Siemens Healthcare GmbH Verfahren zur anpassung eines magnetfeldes einer vorrichtung zur magnetresonanztomographie (mrt)
CN118566805B (zh) * 2024-07-29 2024-10-25 宁波健信超导科技股份有限公司 一种磁共振氦气低温共享系统及其控制方法、装置和介质

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3907927A1 (de) * 1989-03-11 1990-09-20 Bruker Analytische Messtechnik Magnetsystem
US5721523A (en) * 1996-08-26 1998-02-24 General Electric Company Compact MRI superconducting magnet
US5883558A (en) * 1998-02-19 1999-03-16 General Electric Company Open superconductive magnet having shielding
JPH11318857A (ja) * 1998-03-05 1999-11-24 General Electric Co <Ge> 開放型磁石
US6011456A (en) * 1998-12-30 2000-01-04 Eckels; Phillip W. Superconducting magnet split cryostat cryogen ride-through reserve

Also Published As

Publication number Publication date
US6150912A (en) 2000-11-21
EP1102078B1 (de) 2006-07-19
JP3469547B2 (ja) 2003-11-25
EP1102078A3 (de) 2002-12-18
EP1102078A2 (de) 2001-05-23
JP2001212109A (ja) 2001-08-07
DE60029406D1 (de) 2006-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60029406T2 (de) Offene supraleitende einen Heliumbehälter integrierende Magnetanordnung
DE69606379T2 (de) Offener kryogengekühlter supraleitender Magnet für die Bilderzeugung durch magnetische Resonanz
DE3245945C2 (de)
DE69926949T2 (de) Offener, supraleitender Magnet mit Abschirmung
EP0462131B1 (de) Magnetsystem
DE69613061T2 (de) Magnetkreisanordnung mit einander gegenüberliegenden Permanentmagneten
DE19734138B4 (de) Geräuscharmer MRI-Scanner
DE69325255T2 (de) Verbesserungen an Magneten der Bilderzeugung mittels magnetischer Resonanz
DE69609483T2 (de) Aktiv geschirmte supraleitende Magnetanordnung für die bildgebende magnetische Resonanz
EP0817211B1 (de) Supraleitende magnetvorrichtung und bilderzeugungsvorrichtung durch magnetische resonanz unter verwendung derselben
DE69430936T2 (de) Gradientenspule für magnetische Resonanz und Hochfrequenz-Abschirmung
US5047720A (en) Correction device using magnetic elements for correcting unhomogeneities of the magnetic field in a magnet
DE69708345T2 (de) Verbesserungen an Magneten für die bildgebende magnetische Resonanz
US6529005B1 (en) Device for homogenizing a magnetic field
DE69632113T2 (de) Offener, durch kryogenes Fluid gekühlter Magnet für die Bilderzeugung durch magnetische Resonanz mit gleichförmigem Magnetfeld
EP0774670B1 (de) Magnetanordnung für ein diagnostisches Magnetresonanzgerät
DE3406052A1 (de) Gradientenspulen-system fuer eine anlage zur kernspintomographie
DE69936494T2 (de) Magnetresonanzsystem mit Shim-Ringen
DE69609257T2 (de) Supraleitende Magnetanordnung mit offener Architektur für die bildgebende magnetische Resonanz
EP0303880B1 (de) Elektrischer Magnet für Kernspin-Thomographen
DE69526409T2 (de) Verbesserungen von oder mit Bezug auf kryogene MRI-Magneten
DE19829298A1 (de) Gradientenspulensystem für ein Kernspintomographiegerät
EP0860707A2 (de) Verbesserungen an oder mit Bezug auf MRI-Magneten
EP3242141A1 (de) Magnet- und kryostatanordnung sowie verfahren zum passiven shimmen
US6504461B2 (en) Open magnet with recessed field shaping coils

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition