EP2417471A1 - Supraleitende magnetspule mit bereichen mit unterschiedlichem wärmeübergang - Google Patents

Supraleitende magnetspule mit bereichen mit unterschiedlichem wärmeübergang

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EP2417471A1
EP2417471A1 EP10712386A EP10712386A EP2417471A1 EP 2417471 A1 EP2417471 A1 EP 2417471A1 EP 10712386 A EP10712386 A EP 10712386A EP 10712386 A EP10712386 A EP 10712386A EP 2417471 A1 EP2417471 A1 EP 2417471A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coil
magnetic coil
heat transfer
magnetic
cooling medium
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10712386A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Eugene Astra
Norbert Huber
Marijn Pieter Oomen
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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 Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2417471A1 publication Critical patent/EP2417471A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
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    • G01R33/381—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using electromagnets
    • G01R33/3815—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using electromagnets with superconducting coils, e.g. power supply therefor
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    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/288—Provisions within MR facilities for enhancing safety during MR, e.g. reduction of the specific absorption rate [SAR], detection of ferromagnetic objects in the scanner room
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    • G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
    • G01R33/3804—Additional hardware for cooling or heating of the magnet assembly, for housing a cooled or heated part of the magnet assembly or for temperature control of the magnet assembly
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/04—Cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor

Definitions

  • the invention relates to a superconducting magnet coil and a magnetic resonance tomography system, comprising a superconducting magnet coil according to the invention.
  • MRI magnetic resonance imaging
  • 3T usually magnetic coils with superconducting coil windings are used to generate the main magnetic field, which is on the order of several Tesla, usually, the coil winding is placed in and / or on a winding support.
  • the magnetic coils are arranged for cooling in a cryostat, which is usually operated with liquid helium.
  • cryostat is at least partially filled with liquid helium.
  • this is disadvantageous on the one hand for cost reasons and on the other hand because of the short-term decline in helium inventories.
  • the present invention therefore sets itself the goal of providing a cost-effective and resource-saving possibility for cooling a superconducting magnet coil of an MRI system.
  • the finding underlying the present invention results from a CFD (Computational Fluid Dynamics) study in which the flow behavior of gaseous helium at various predetermined helium fill levels N in a cryostat has been investigated. It is assumed, for example, that the cryostat is filled with liquid helium only up to the filling level N, and that a helium gas phase He gas is formed above the liquid helium Hei iq In the helium gas phase He gas , higher temperatures prevail than in the liquid phase Hei iq , so that, for example, for a magnetic coil installed in the cryostat the risk of a quench, ie a collapse of the superconductivity, can not be ruled out.
  • CFD Computational Fluid Dynamics
  • the study has led to the finding that, for sufficient cooling of a superconducting magnet coil arranged in the cryostat, which has a superconducting coil winding and a winding carrier, the cryostat does not actually have to be completely filled with liquid helium.
  • the temperature of the solenoid can also be reduced with a reduced supply of liquid helium, i. at low helium fill level N, be kept below the critical threshold for superconductivity.
  • FIG. 1 shows, in a simplified representation, a cross section through a cryostat 20 and a magnet coil 10 with coil winding 11 and winding carrier 12 as well as those in the cryostat 20 arising areas AD with different temperatures.
  • the coil winding 11 is embedded in the winding support 12:
  • helium Hei iq is an ideal cooling of the coil winding. Temperatures of the coil winding and the winding carrier remain in the range of the helium boiling point (4.2-4.3K). Of course, due to gravity, the region A is located "down" in the cryostat 20.
  • the helium is present in gaseous form (He gas ).
  • the helium gas temperature T He is niedri ⁇ ger than the temperature T 00 Ii the coil winding and the winding support of the magnetic coil 10, ie T He (B) ⁇ T 001 I (B), so that even here an effective cooling takes place.
  • the extent of the regions AD in the vertical direction depends on the fill level N of the liquid helium Hei iq in the cryostat and possibly on heat entering from outside the cryostat.
  • the heat transfer between the magnet coil and the surrounding cooling medium be localized in each of the various regions.
  • magnetic field portions located in areas where the solenoid coil is cooled, since the temperature of the surrounding cooling medium is lower than the temperature of the magnetic coil, are configured to have a large magnetic field between the solenoid coil and the cooling medium Heat transfer is possible. It can therefore be exchanged here a large amount of heat between the magnetic coil and the surrounding medium, so that from the magnetic coil, a large amount of heat to the helium can be dissipated. In the above nomenclature, this concerns areas A and B of the cryostat.
  • portions of the magnetic coil which are in regions in which the temperature of the surrounding medium is higher than the temperature of the magnetic coil are designed so that the transfer of an amount of heat between the magnetic coil and the surrounding medium is difficult, so that ideally no Heat from the cooling medium to the solenoid coil is transferable.
  • the magnetic coil in this area is not or only minimally heated by the surrounding medium. In the above nomenclature this applies in particular to area D.
  • a superconducting magnet coil having at least a first and a second subregion is proposed, wherein the subregions are spatially separated from each other and in thermal contact with a cooling medium.
  • the heat transfer between the first portion and the cooling medium is greater than the heat transfer between the second portion and the cooling medium.
  • this is realized in that the heat transfer coefficients in the subregions of the magnetic coil are dimensioned differently.
  • the heat transfer coefficient in the first subarea is greater than the heat transfer coefficient in the second subarea.
  • the partial regions of the magnetic coil have, in an advantageous embodiment, different heat conduction coefficients, the heat conduction coefficient of the first partial region being greater than the heat conduction coefficient of the second partial region.
  • Subregion surface structures in particular grooves, ribs and / or textures, to increase the surface of the magnetic coil on.
  • an increased heat transfer at the G boundary surface between the first portion and the cooling medium is achieved.
  • the magnetic coil in the second partial area has a thermal insulation which thermally insulates the magnetic coil from the cooling medium.
  • the heat transfer between the second portion and the cooling medium is reduced.
  • the magnetic coil in the second partial area for thermal insulation is provided with a coating, in particular a synthetic resin coating, or wrapped with a heat-insulating material.
  • the magnetic coil in addition to the actual current-carrying coil winding on a winding support.
  • the heat transfer coefficient of the winding carrier is in the first part of the magnetic coil is greater than the heat transfer coefficient of the winding carrier in the second portion of the magnetic coil.
  • the heat conduction coefficient of the winding carrier in the first subregion of the magnetic coil is greater than the heat conduction coefficient of the winding carrier in the second subregion of the magnetic coil.
  • the magnet coil has an insulation, in particular an electrical insulation, wherein the insulation in the first portion of the magnetic coil has a higher coefficient of heat conduction than the insulation in the second portion of the magnetic coil.
  • a magnetic resonance tomography system has a superconducting magnet coil according to the invention and a cryostat in which a cooling medium is located.
  • the magnetic coil is arranged in the cryostat.
  • the cooling medium is present in the cryostat in at least two states of aggregation, in particular in a gaseous and in a liquid state.
  • the magnetic coil is arranged in the cryostat such that the first portion of the magnetic coil is at least partially surrounded by liquid cooling medium and the second portion of the magnetic coil is at least partially surrounded by gaseous cooling medium.
  • FIG. 1 shows a cross section through a cryostat and a magnetic coil located in the latter, showing the temperature ranges that form
  • FIG. 2 shows a 3D view of a cryostat and a magnet coil
  • FIG. 3 shows a cross section through a cryostat and a magnetic coil located in it, showing the temperature ranges forming and two
  • FIG. 4 shows a cross section through a cryostat and a magnet coil located therein, showing the forming temperature ranges and three partial regions of the magnet coil at two different points in time.
  • FIG. 2 shows by way of example a simplified, illustrative representation of a superconducting magnetic coil 10 to be cooled as well as a cryostat 20.
  • magnetic coil 10 and cryostat 20 are shown separated from one another.
  • the magnetic coil 10 is inserted into the cryostat 20.
  • only a magnetic coil 10 is shown for the sake of simplicity, but in fact generally comprises a system consisting of a plurality of individual magnetic coils.
  • the magnet coil 10 is in the form of a thick-walled hollow cylinder with a circular-cylindrical cross-section and usually, but not shown in detail here, consists of a coil carrier and a superconducting coil winding, which in turn consists of a plurality of turns of a superconducting conductor.
  • the coil winding may be partially embedded in the winding support and applied to another part outside or inside of the winding support.
  • the magnetic coil 10 may be surrounded by an electrical insulation 13 (shown in FIG. 3) in order to prevent any short circuits and voltage flashovers to adjacent coils and To prevent components lying on ground.
  • the electrical insulation 13 may consist of div. Plastics and potting resins, for example. An epoxy resin (eg "Stycast”) with an alumina powder or with glass beads.
  • the cryostat 20 consists in principle of two nested, coaxially arranged hollow cylinders 21, 22 with different diameters.
  • the space between the lateral surfaces of the cylinders 21, 22 is closed off at the cylinder end sides, so that a cooling medium, for example helium, can be held in the space.
  • a cooling medium for example helium
  • the diameter of the outer cylinder 21 is about 2m
  • the diameter of the inner cylinder 22 is about Im.
  • the length of the cylinder is about 2m. To examine a patient with the MRI system, this is stored inside the inner cylinder 22 on a patient bed, not shown.
  • the magnetic coil 10 In order to ensure the superconductivity of the magnetic coil 10 or of the coil winding, it must be cooled down to a suitable temperature. For this purpose, there is the magnetic coil 10 in the cryostat 20 in said space between the lateral surfaces of the cylinder 21, 22. As already mentioned, there is also required for cooling the magnetic coil 10 and in particular the superconducting coil winding coolant (helium). The magnetic coil 10 is in thermal contact with the helium, so that a heat transfer between the magnet coil 10 and helium is ensured. However, the space is not completely filled with liquid helium Hei iq , but only to a part that accumulates in the bottom of the cryostat in a helium lake due to gravity.
  • helium superconducting coil winding coolant
  • the surface of the helium lake is at a filling level N.
  • area A in which liquid helium Hei iq is initially formed, forms immediately above level N the liquid phase Hei iq the helium gas phase H gas , wherein the area B, in which the gas temperature T He is less than the magnetic coil temperature T 00 Ii, forms.
  • the gas temperature T He is equal to the temperature of the solenoid T 001I , while in the area D above the gas temperature T He is greater than the solenoid temperature T 001 I.
  • the resulting effects A partial region 100 (compare FIGS.
  • the magnet coil 10 which is advantageously provided when the magnet coil 10 is installed in the cryoposts 20, in the region A and possibly also at least for Part is in the area B of the cryostat 20 can be cooled, while for a portion 200 of the magnetic coil 10, which is located in the area D, has the disadvantage that it is warmed up.
  • the magnetic coil 10 is designed such that it has at least two partial regions 100, 200 which have different heat conduction coefficients or heat transfer coefficients. Accordingly, the coil winding 11 and / or the winding support 12 are divided into the two subregions.
  • the heat conduction coefficient is a substance parameter and is given in the unit W / m / K.
  • the heat transfer coefficient in contrast to the heat conduction coefficient, is a number that characterizes the heat flow between two bodies or between a body and a fluid. Its unit is W / m 2 / K.
  • the heat transfer coefficient is a measure of the amount of heat or thermal energy exchanged at an interface between two media, ie a measure of the heat transfer from one medium to the other for a given temperature difference.
  • a large heat transfer coefficient means that even with a small temperature difference, a large amount of heat can be transported from one medium to another.
  • the heat transfer coefficient is on the one hand material-dependent.
  • Thermal insulation materials have a low heat transfer coefficient.
  • the heat transfer coefficient depends on the temperature difference between the media and on the specific heat capacity, the density and the heat conduction coefficients of the heat dissipating and the heat producing medium.
  • the heat transfer naturally depends on the size of the interface or the surface between the media.
  • the first subregion 100 of the magnetic coil 10 which is located, for example, in the regions A, B of the cryostat 20 when the magnetic coil 10 is installed in the cryostat 20, there is a large heat transfer coefficient.
  • the large heat transfer coefficient ensures a high heat transfer between the cooling medium 30 and the magnet coil 10, so that a large amount of heat can be dissipated from the magnet coil 10 to the cooling medium 30 or that, given the amount of heat to be dissipated, the coil temperature is only slightly higher than the temperature of the cooling medium.
  • the second portion 200 of the magnetic coil 10 is in the installed state of the magnetic coil 10 in the cryostat 20 in the area D.
  • the partial area 200 is a low heat transfer coefficient, so that only a minimal exchange of heat between the magnetic coil 10 and the cooling medium 30 is possible.
  • the low heat transfer coefficient causes the temperature of the magnetic coil 10 in the partial region 200 to remain substantially constant, since the heat transfer between the magnetic coil 10 and the cooling medium 30 is minimal at this point.
  • the heat entering area D in the coil must be dissipated again in areas A and B.
  • a low heat transfer coefficient in area D helps to ensure that the coil does not get much warmer than the cooling medium in area A and B.
  • the heat transfer coefficient can be influenced as needed. Furthermore, the heat transfer coefficient can be increased by increasing the interface between the media, ie, between the solenoid 10 and the cooling medium 30.
  • the interface between the magnetic coil 10 and the surrounding cooling medium 30 can be increased, for example in comparison to a magnet coil with a smooth surface.
  • 10 surface structures 110 are introduced into the surface of the magnetic coil, for example. Ridges, ribs or other textures.
  • a material with high heat conduction or with a high coefficient of heat conductivity is selected, for example insulation materials with thermal conductivities which are clearly above a value of 0.2 W / m / K.
  • the winding support 12 may be made in the subregion 100 of a material with high thermal conductivity.
  • the winding support 12 is made of an aluminum alloy. But also suitable are, for example, glass fiber reinforced plastics (GRP).
  • the partial area 200 is in the simplest case equipped with a heat insulation 210 with a low heat transfer coefficient and heat conduction coefficients.
  • the partial region 200 of the magnetic coil 10 before it is installed in the cryostat 20, can be immersed in a resin bath, so that the partial region 200 is coated with an additional insulating synthetic resin coating 210.
  • this insulating coating 210 may, for example, also be sprayed on or painted on.
  • the filling level N of the liquid helium 30 after the initial filling in the cryostat 20 in the normal Operation will drop over time.
  • the areas B and C also sink downwards relative to the magnetic coil 10, while the area D expands downwards.
  • the magnetic coil is initially cooled there (in the area B T He ⁇ T 00 Ii), but later, when the area C has dropped correspondingly far, no longer.
  • the filling level N and the areas B, C decrease so far that the area D expands to regions in which initially cooling of the magnetic coil 10 took place.
  • the magnet coil 10 may have a further partial region 300, which is arranged between the partial regions 100 and 200.
  • the heat transfer coefficient in the subregion 300 has a value which lies between the heat transfer coefficients of the subregions 100 and 200.
  • the subregions 100, 200, 300 are dimensioned as a function of the initial fill level N of the liquid helium in the cryostat 20. It is assumed that it is known from the outset to what level of filling the cryostat 20 is usually filled. Since it is known for the normal operation of the cryostat, how the filling level N and the location and extent of the areas A, B, C, D develop over time and at which minimum fill level N liquid helium is refilled, the dimensioning of the portions 100, 200, 300 of the solenoid 10 can be optimized with respect to this development ,
  • FIG. 4A shows the position and extent of the regions A, B, C, D at a time t ⁇ immediately after the filling of the cryostat up to the filling level N.
  • FIG. 4B shows the regions A, B, C, D at a later point in time t 1 to which the cryostat 20 is usually refilled with liquid helium.
  • the portions 100, 200, 300 of the magnetic coil 10 may be e.g. be dimensioned so that the subregion 300 at the time tl as far as possible with the

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine supraleitende Magnetspule. Die Magnetspule befindet sich zur Kühlung in einem Kryostaten, der nur bis zu einem bestimmten Füllniveau mit flüssigem Helium gefüllt ist. Über diesem Heliumsee bildet sich eine Helium-Gasphase mit einer Temperaturschichtung aus, in der z.T. Temperaturen herrschen, die zu einem Zusammenbruch der Supraleitung führen können. Die Magnetspule ist daher in zumindest zwei Teilbereiche mit unterschiedlichem Wärmeübergang zwischen Spule und umgebendem Medium unterteilt. Dabei ist in einem ersten Teilbereich der Spule, in dessen Umgebung eine zur Kühlung ausreichend niedrige Temperatur herrscht, der Wärmeübergang groß, während die Magnetspule in einem zweiten Teilbereich, in dessen Umgebung die Temperatur des Kühlmediums über einem kritischen Wert liegt, eine Wärmeisolierung aufweist. Dementsprechend wird im zweiten Teilbereich keine Wärme zwischen Spule und Umgebung ausgetauscht, während im ersten Teilbereich eine Kühlung der Spule stattfindet.

Description

Beschreibung
Supraleitende Magnetspule mit Bereichen mit unterschiedlichem Wärmeübergang
Die Erfindung betrifft eine supraleitende Magnetspule und eine Magnetresonanztomographie-Anlage, aufweisend eine erfindungsgemäße supraleitende Magnetspule.
In der Magnetresonanztomographie (MRT) werden zur Erzeugung des Hauptmagnetfeldes, das in einer Größenordnung mehrerer Tesla liegt, bspw. 3T, üblicherweise Magnetspulen mit supraleitenden Spulenwicklungen verwendet, wobei die Spulenwicklung in und/oder auf einem Wicklungsträger platziert ist. Die Magnetspulen sind zur Kühlung in einem Kryostaten angeordnet, der in der Regel mit flüssigem Helium betrieben wird.
Üblicherweise ist der Kryostat zumindest zu einem Teil mit flüssigem Helium gefüllt. Dies ist jedoch zum Einen aus Kos- tengründen und zum Anderen aufgrund der langfristig zur Neige gehenden Heliumvorräte nachteilig.
In einem weiteren Ansatz zur Kühlung der supraleitenden Magnetspule zirkuliert das flüssige Helium in geeigneten Rohr- leitungen. Dieses Kühlsystem ist jedoch aufwändig und damit ebenfalls kostenintensiv.
Die vorliegende Erfindung setzt sich daher zum Ziel, eine kostengünstige und Ressourcen sparende Möglichkeit zur Küh- lung einer supraleitenden Magnetspule einer MRT-Anlage anzugeben .
Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindungen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Räumliche Begriffe wie unten, unterhalb, oben, oberhalb etc. beziehen sich im Folgenden auf die Vertikale, d.h. die durch die Gravitationskraft vorgegebene Richtung.
Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Erkenntnis resultiert aus einer CFD-Studie („Computational Fluid Dynamics" bzw. numerische Strömungsdynamik), in der das Strömungsverhalten von gasförmigem Helium bei verschiedenen vorgegebenen Helium-Füllstandshöhen bzw. -Füllniveaus N in einem Kryostaten untersucht wurde, der bspw. in einer MRT-Anlage einzusetzen ist. Dabei wird davon ausgegangen, dass der Kry- ostat nur bis zu dem Füllniveau N mit flüssigem Helium gefüllt wird und dass oberhalb des flüssigen Heliums Heiiq eine Helium-Gasphase Hegas entsteht. In der Helium-Gasphase stellt sich zusätzlich eine Temperaturschichtung ein. In der Helium- Gasphase Hegas herrschen höhere Temperaturen als in der flüssigen Phase Heiiq, so dass bspw. für eine in dem Kryostaten eingebaute Magnetspule die Gefahr eines Quenches, d.h. eines Zusammenbruchs der Supraleitung, nicht auszuschließen ist.
Die Studie hat zu der Erkenntnis geführt, dass der Kryostat für eine ausreichende Kühlung einer im Kryostaten angeordneten supraleitenden Magnetspule, die eine supraleitende Spulenwicklung und einen Wicklungsträger aufweist, tatsächlich nicht vollständig mit flüssigem Helium gefüllt sein muss. Die Temperatur der Magnetspule kann auch mit einem reduzierten Vorrat an flüssigem Helium, d.h. bei niedrigem Helium- Füllniveau N, unter dem für die Supraleitung kritischen Schwellwert gehalten werden.
Konkret zeigt die CFD-Studie, dass bei einem niedrigen Füllniveau N in dem Kryostaten in der Helium-Gasphase, d.h. oberhalb der flüssigen Phase, trotz konvektiver Zirkulationen Bereiche mit unterschiedlichen Temperaturen entstehen, die sich auf die Kühlung der Magnetspule auswirken. Die Figur 1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung einen Querschnitt durch einen Kryostaten 20 und eine Magnetspule 10 mit Spulenwicklung 11 und Wicklungsträger 12 sowie die im Kryostaten 20 entstehenden Bereiche A-D mit unterschiedlichen Temperaturen. Im hier gezeigten Querschnitt ist die Spulenwicklung 11 in den Wicklungsträger 12 eingebettet:
— In einem Bereich A des Kryostaten 20 liegt flüssiges Helium Heiiq vor, d.h. hier erfolgt eine ideale Kühlung der Spulenwicklung. Temperaturen der Spulenwicklung sowie des Wicklungsträgers bleiben im Bereich des Helium-Siedepunktes (4,2-4,3K) . Der Bereich A befindet sich aufgrund der Gravitation natürlich „unten" in dem Kryostaten 20. — In einem Bereich B des Kryostaten 20, der sich unmittelbar oberhalb des Bereiches A anschließt, liegt das Helium gasförmig vor (Hegas) • Die Helium-Gastemperatur THe ist niedri¬ ger als die Temperatur T00Ii der Spulenwicklung und des Wicklungsträgers der Magnetspule 10, d.h. THe (B) < T001I (B) , so dass auch hier noch eine effektive Kühlung erfolgt.
— Auch in einem Bereich C des Kryostaten 20, der direkt oberhalb von B liegt, liegt gasförmiges Helium Hegas vor. Die Helium-Gastemperatur THe und die Temperatur T001I der Spulenwicklung und des Wicklungsträgers sind gleich, d.h. THe(C) = T0011(C) .
— Auch in einem Bereich D des Kryostaten 20 unmittelbar oberhalb von C liegt gasförmiges Helium Hegas vor. Die Gastemperatur THe ist größer als die Temperatur T001I der Spulenwicklung und des Wicklungsträgers, d.h. THe(D) > T001I (D), da Wärme insbesondere über eine Wandung 21 des Kryostaten 20 eindringt. Dies hat zur Folge, dass die Spulenwicklung im Bereich D direkt durch das Heliumgas und indirekt durch den Wicklungsträger erwärmt wird, so dass in diesem Bereich das Auftreten eines Quenches wahrscheinlicher wird.
Die Ausdehnung der Bereiche A-D in vertikaler Richtung hängt vom Füllniveau N des flüssigen Heliums Heiiq im Kryostaten und von evtl. von außerhalb des Kryostaten eindringender Wärme ab .
Ausgehend von diesen Erkenntnissen wird vorgeschlagen, den Wärmeübergang zwischen der Magnetspule und dem umgebenden Kühlmedium an die jeweils lokal in den verschiedenen Berei- chen A-D herrschenden Bedingungen anzupassen: Teilbereiche der Magnetspule, die in Bereichen liegen, in denen eine Kühlung der Magnetspule erfolgt, da die Temperatur des umgebenden Kühlmediums niedriger ist als die Temperatur der Magnet- spule, werden so ausgestaltet, dass zwischen Magnetspule und Kühlmedium ein großer Wärmeübergang möglich ist. Es kann hier also eine große Wärmemenge zwischen der Magnetspule und dem umgebenden Medium ausgetauscht werden, so dass von der Magnetspule eine große Wärmemenge an das Helium abführbar ist. In obiger Nomenklatur betrifft dies die Bereiche A und B des Kryostaten .
Zusätzlich oder alternativ werden Teilbereiche der Magnetspule, die in Bereichen liegen, in denen die Temperatur des um- gebenden Mediums höher ist als die Temperatur der Magnetspule, so ausgestaltet, dass die Übertragung einer Wärmemenge zwischen Magnetspule und umgebenden Medium erschwert ist, so dass idealerweise keine Wärme vom Kühlmedium zur Magnetspule übertragbar ist. Demzufolge wird die Magnetspule in diesem Bereich nicht oder nur minimal vom umgebenden Medium erwärmt. In obiger Nomenklatur betrifft dies insbesondere den Bereich D.
Erfindungsgemäß wird demnach eine supraleitende Magnetspule mit zumindest einem ersten und einem zweiten Teilbereich vorgeschlagen, wobei die Teilbereiche räumlich voneinander getrennt sind und mit einem Kühlmedium in thermischem Kontakt stehen. Dabei ist der Wärmeübergang zwischen dem ersten Teilbereich und dem Kühlmedium größer als der Wärmeübergang zwischen dem zweiten Teilbereich und dem Kühlmedium.
Vorteilhafterweise wird dies dadurch realisiert dass die Wärmeübergangskoeffizienten in den Teilbereichen der Magnetspule unterschiedlich dimensioniert sind. Der Wärmeübergangskoeffizient im ersten Teilbereich ist größer ist als der Wärmeübergangskoeffizient im zweiten Teilbereich. Durch die so aneinander angepassten Eigenschaften der Magnetspule und des umgebenden Kühlmediums wird erreicht, dass im ersten Teilbereich eine größere Wärmemenge austauschbar ist als im zweiten Teilbereich.
Die Teilbereiche der Magnetspule weisen in einer vorteil- haften Ausgestaltung unterschiedliche Wärmeleitungskoeffizienten auf, wobei der Wärmeleitungskoeffizient des ersten Teilbereichs größer ist als der Wärmeleitungskoeffizient des zweiten Teilbereichs. Die so optimierten Eigenschaften der Magnetspule ermöglichen, dass der erste Teilbereich der Magnetspule geeignet ist, eine große
Wärmemenge an das Kühlmedium abzugeben, während der zweite Teilbereich ausgebildet ist, nur eine vergleichsweise geringe Wärmemenge vom umgebenden Kühlmedium aufzunehmen.
Vorteilhafterweise weist die Magnetspule im ersten
Teilbereich Oberflächenstrukturen, insbesondere Riefen, Rippen und/oder Texturen, zur Vergrößerung der Oberfläche der Magnetspule auf. Damit wird ein erhöhter Wärmeübergang an der Ggrenzfläche zwischen dem ersten Teilbereich und dem Kühlmedium erreicht.
Vorteilhafterweise weist die Magnetspule im zweiten Teilbereich eine Wärmeisolierung auf, die die Magnetspule thermisch vom Kühlmedium isoliert. Damit wird der Wärmeübergang zwischen dem zweiten Teilbereich und dem Kühlmedium reduziert.
Vorteilhafterweise ist die Magnetspule im zweiten Teilbereich zur Wärmeisolierung mit einer Beschichtung, insbesondere ei- ner Kunstharz-Beschichtung, ausgestattet oder mit einem wärmeisolierenden Material umwickelt. Damit wird der Wärmeübergang zwischen dem zweiten Teilbereich und dem Kühlmedium reduziert .
In einer besonderen Ausgestaltung weist die Magnetspule neben der eigentlichen stromführenden Spulenwicklung einen Wicklungsträger auf. Der Wärmeübergangskoeffizient des Wicklungsträgers ist im ersten Teilbereich der Magnetspule größer ist als der Wärmeübergangskoeffizient des Wicklungsträgers im zweiten Teilbereich der Magnetspule.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Wärmeleitungs- koeffizient des Wicklungsträgers im ersten Teilbereich der Magnetspule größer ist als der Wärmeleitungskoeffizient des Wicklungsträgers im zweiten Teilbereich der Magnetspule.
Vorteilhafterweise weist die Magnetspule eine Isolierung, insbesondere eine elektrische Isolierung, auf, wobei die Isolierung im ersten Teilbereich der Magnetspule einen höheren Wärmeleitungskoeffizienten aufweist als die Isolierung im zweiten Teilbereich der Magnetspule.
Eine erfindungsgemäße Magnetresonanztomographie-Anlage weist eine erfindungegemäße supraleitende Magnetspule und einen Kryostaten auf, in dem sich ein Kühlmedium befindet. Die Magnetspule ist dabei in dem Kryostaten angeordnet.
Vorteilhafterweise liegt das Kühlmedium in dem Kryostaten in zumindest zwei Aggregatzuständen vor, insbesondere in einem gasförmigen und in einem flüssigen Zustand.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Magnetspule derart im Kryostaten angeordnet, dass der erste Teilbereich der Magnetspule zumindest zum Teil von flüssigem Kühlmedium und der zweite Teilbereich der Magnetspule zumindest zum Teil von gasförmigem Kühlmedium umgeben ist.
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen.
Dabei zeigt:
Figur 1 einen Querschnitt durch einen Kryostaten und eine in diesem befindliche Magnetspule mit Darstellung der sich ausbildenden Temperaturbereiche, Figur 2 eine 3D-Ansicht eines Kryostaten und einer Magnetspule,
Figur 3 einen Querschnitt durch einen Kryostaten und eine in diesem befindliche Magnetspule mit Darstellung der sich ausbildenden Temperaturbereiche und zweier
Teilbereiche der Magnetspule,
Figur 4 einen Querschnitt durch einen Kryostaten und eine in diesem befindliche Magnetspule mit Darstellung der sich ausbildenden Temperaturbereiche und dreier Teilbereiche der Magnetspule zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten.
In den Figuren sind identische bzw. einander entsprechende Bereiche, Bauteile, Bauteilgruppen oder Verfahrensschritte mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet. Die Flussrichtungen in Leitungen sind durch Pfeile gekennzeichnet.
Die Figur 2 zeigt exemplarisch eine vereinfachte, anschauliche Darstellung einer zu kühlenden, supraleitenden Magnetspu- Ie 10 sowie einen Kryostaten 20. In der Figur 2 sind Magnetspule 10 und Kryostat 20 voneinander getrennt dargestellt. Im zusammengebauten Zustand, bspw. für eine MRT-Anlage, ist die Magnetspule 10 in den Kryostaten 20 eingesetzt. In den Figuren ist zur Vereinfachung nur eine Magnetspule 10 darge- stellt, die jedoch tatsächlich in der Regel ein System bestehend aus mehreren einzelnen Magnetspulen umfasst.
Die Magnetspule 10 hat die Form eines dickwandigen Hohlzylin- ders mit kreiszylindrischem Querschnitt und besteht in der Regel, hier aber nicht im Detail gezeigt, aus einem Wicklungsträger und einer supraleitenden Spulenwicklung, die ihrerseits aus einer Vielzahl von Windungen eines supraleitenden Leiters besteht. Die Spulenwicklung kann zum Teil in den Wicklungsträger eingebettet und zu einem anderen Teil außen oder innen auf den Wicklungsträger aufgebracht sein. Weiterhin kann die Magnetspule 10 von einer elektrischen Isolierung 13 umgeben sein (dargestellt in der Figur 3), um evtl. Kurzschlüsse und Spannungsüberschläge zu benachbarten Spulen und auf Masse liegenden Bauteilen zu verhindern. Die elektrische Isolierung 13 kann aus div. Kunststoffen und Vergussharzen bestehen, bspw. ein Epoxydharz (z.B. „Stycast") mit einem Aluminiumoxidpulver oder mit Glaskugeln.
Der Kryostat 20 besteht im Prinzip aus zwei ineinander liegenden, koaxial angeordneten Hohlzylindern 21, 22 mit unterschiedlichen Durchmessern. Der Raum zwischen den Mantelflächen der Zylinder 21, 22 ist an den Zylinderstirnseiten abge- schlössen, so dass im Raum ein Kühlmedium, bspw. Helium, gehalten werden kann. Typischerweise beträgt der Durchmesser des äußeren Zylinders 21 etwa 2m, während der Durchmesser des inneren Zylinders 22 etwa Im beträgt. Die Länge der Zylinder beträgt etwa 2m. Zur Untersuchung eines Patienten mit der MRT-Anlage wird dieser innerhalb des inneren Zylinders 22 auf einer nicht dargestellten Patientenliege gelagert.
Um die Supraleitung der Magnetspule 10 bzw. der Spulenwicklung zu gewährleisten, muss diese auf eine entsprechende Tem- peratur herabgekühlt werden. Hierzu befindet sich die Magnetspule 10 in dem Kryostaten 20 im besagten Raum zwischen den Mantelflächen der Zylinder 21, 22. Wie bereits erwähnt befindet sich dort auch das zur Kühlung der Magnetspule 10 und insbesondere der supraleitenden Spulenwicklung benötigte Kühlmittel (Helium) . Die Magnetspule 10 steht in thermischem Kontakt mit dem Helium, so dass ein Wärmeübergang zwischen Magnetspule 10 und Helium gewährleistet ist. Der Raum ist jedoch nicht vollständig mit flüssigem Helium Heiiq gefüllt, sondern nur zu einem Teil, der sich auf Grund der Gravitation unten im Kryostaten in einem Heliumsee ansammelt.
Je nach eingefüllter Menge befindet sich die Oberfläche des Heliumsees auf einem Füllniveau N. Unterhalb des Füllniveaus N bildet sich der einleitend als „Bereich A" bezeichnete Be- reich aus, in dem flüssiges Helium Heiiq vorliegt. Unmittelbar oberhalb des Niveaus N schließt sich an die flüssige Phase Heiiq die Helium-Gasphase Hgas an, wobei sich der Bereich B, in dem die Gastemperatur THe geringer ist als die Magnetspulen- temperatur T00Ii, ausbildet. Wiederum unmittelbar oberhalb des Bereichs B, d.h. im Bereich C, ist die Gastemperatur THe gleich der Temperatur der Magnetspule T001I, während in dem darüber liegenden Bereich D die Gastemperatur THe größer ist als die Magnetspulentemperatur T001I. Die sich hieraus ergebenden Auswirkungen auf die Kühlung der Magnetspule 10 wurden einleitend zusammengefasst : Ein Teilbereich 100 (vgl. Figur 2 und 3) der Magnetspule 10, der vorteilhafterweise, wenn die Magnetspule 10 in den Kryopstaten 20 eingebaut ist, im Be- reich A und evtl. auch zumindest zum Teil im Bereich B des Kryostaten 20 liegt, kann gekühlt werden, während für einen Teilbereich 200 der Magnetspule 10, der sich im Bereich D befindet, der Nachteil besteht, dass er aufgewärmt wird.
Erfindungsgemäß wird die Magnetspule 10 derart ausgebildet, dass sie zumindest zwei Teilbereiche 100, 200 aufweist, die unterschiedliche Wärmeleitungskoeffizienten bzw. Wärmeübergangskoeffizienten aufweisen. Dementsprechend sind auch die Spulenwicklung 11 und/oder der Wicklungsträger 12 in die zwei Teilbereiche unterteilt.
Der Wärmeleitungskoeffizient ist ein Stoffparameter und wird in der Einheit W/m/K angegeben. Der Wärmeübergangskoeffizient ist im Unterschied zum Wärmeleitungskoeffizienten eine Zahl, die den Wärmestrom zwischen zwei Körpern oder zwischen einem Körper und einem Fluid charakterisiert. Dessen Einheit ist W/m2/K. Der Wärmeübergangskoeffizient stellt mit anderen Worten ein Maß für die an einer Grenzfläche zwischen zwei Medien ausgetauschte Wärmemenge bzw. thermische Energie dar, d.h. ein Maß für den Wärmeübergang von einem zum anderen Medium bei gegebenem Temperaturunterschied. Dabei bedeutet ein großer Wärmeübergangskoeffizient, dass bereits bei einem geringen Temperaturunterschied eine große Wärmemenge von einem zum anderen Medium transportiert werden kann. Dies ist gleichbe- deutend damit, dass ein Objekt wie die Magnetspule durch ein Kühlmedium unter der Voraussetzung, dass das Kühlmedium kälter als das Objekt ist, dann effizient zu kühlen ist, wenn ein großer Wärmeübergangskoeffizient vorliegt. Der Wärmeübergangskoeffizient ist zum Einen materialabhängig. Bspw. Wärmeisolierstoffe weisen einen niedrigen Wärmeübergangskoeffizienten auf. Konkret hängt der Wärmeübergangskoef- fizient von der Temperaturdifferenz zwischen den Medien und von der spezifischen Wärmekapazität, der Dichte und den Wärmeleitungskoeffizienten des wärmeabführenden sowie des wärmeliefernden Mediums ab. Außerdem hängt der Wärmeübergang natürlich von der Größe der Grenzfläche bzw. der Oberfläche zwischen den Medien ab.
Im ersten Teilbereich 100 der Magnetspule 10, der sich, wenn die Magnetspule 10 in den Kryostaten 20 eingebaut ist, bspw. in den Bereichen A, B des Kryostaten 20 befindet, liegt ein großer Wärmeübergangskoeffizient vor. Der große Wärmeübergangskoeffizient gewährleistet einen starken Wärmeübergang zwischen Kühlmedium 30 und Magnetspule 10, so dass von der Magnetspule 10 eine große Wärmemenge an das Kühlmedium 30 abgeführt werden kann bzw. dass bei gegebener abzuführenden Wärmemenge die Spulentemperatur nur geringfügig höher ist als die Temperatur des Kühlmediums.
Der zweite Teilbereich 200 der Magnetspule 10 befindet sich im eingebauten Zustand der Magnetspule 10 im Kryostaten 20 im Bereich D. Im Teilbereich 200 liegt ein niedriger Wärmeübergangskoeffizient vor, so dass nur ein minimaler Austausch von Wärme zwischen der Magnetspule 10 und dem Kühlmedium 30 möglich ist. Der niedrige Wärmeübergangskoeffizient bewirkt, dass die Temperatur der Magnetspule 10 im Teilbereich 200 im Wesentlichen konstant bleibt, da der Wärmeübergang zwischen Magnetspule 10 und Kühlmedium 30 an dieser Stelle minimal ist. Die in Bereich D in der Spule eintretende Wärme muss in Bereich A und B wieder abgeführt werden. Ein geringer Wärmeübergangskoeffizient in Bereich D hilft also wiederum, dafür zu sorgen, dass die Spule nicht viel wärmer wird als das Kühlmedium in Bereich A und B. Durch eine geeignete Materialwahl für die Magnetspule 10, insbesondere für den Wicklungsträger 12, kann demnach der Wärmeübergangskoeffizient nach Bedarf beeinflusst werden. Weiterhin kann der Wärmeübergangskoeffizient durch eine Ver- größerung der Grenzfläche zwischen den Medien, d.h. zwischen der Magnetspule 10 und dem Kühlmedium 30, erhöht werden.
Um den erhöhten Wärmeübergang im Teilbereich 100 zu erreichen, kann die Grenzfläche zwischen Magnetspule 10 und umge- benden Kühlmedium 30 vergrößert werden, bspw. im Vergleich zu einer Magnetspule mit glatter Oberfläche. Hierzu werden in die Oberfläche der Magnetspule 10 Oberflächenstrukturen 110 eingebracht, bspw. Riefen, Rippen oder andere Texturen. Zusätzlich oder alternativ wird für die elektrische Isolierung 13 der Magnetspule 10 ein Material mit hoher Wärmeleitung bzw. mit einem großen Wärmeleitungskoeffizienten gewählt, bspw. Isolationsmaterialien mit Wärmeleitfähigkeiten, die deutlich über einem Wert von 0,2W/m/K. Weiterhin kann auch der Wicklungsträger 12 im Teilbereich 100 aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt sein. Typischerweise besteht der Wicklungsträger 12 aus einer Aluminiumlegierung. Ebenso geeignet sind aber auch bspw. glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK) .
Um den Wärmeübergang im Teilbereich 200 zu minimieren, wird der Teilbereich 200 im einfachsten Fall mit einer Wärmeisolierung 210 mit niedrigem Wärmeübergangskoeffizienten und Wärmeleitungskoeffizienten ausgestattet. Bspw. kann der Teilbereich 200 der Magnetspule 10, bevor sie in den Kryostaten 20 eingebaut wird, in ein Kunstharz-Bad (Resine) getaucht werden, so dass der Teilbereich 200 mit einer zusätzlichen isolierenden Kunstharz-Beschichtung 210 überzogen ist. Alternativ kann diese isolierende Beschichtung 210 bspw. auch aufgesprüht oder aufgestrichen werden. Weiterhin ist es denkbar, den Teilbereich 200 mit einem isolierenden Material 210, bspw. Teflon- oder Kaptonbandagen oder -folien, zu verpacken oder zu umwickeln. Auch kunstharzimprägnierte Wicklungen sind geeignet . Ebenso ist es denkbar, den Wicklungsträger 12 im Teilbereich 200 aus einem Material mit niedrigem Wärmeleitungkoeffizienten herzustellen, während der Wicklungsträger im Teilbereich 100 aus einem Material mit hohem Wärmeleitungkoeffizienten besteht .
Insbesondere für offene Systeme, bei denen die Füllhöhe N mit der Zeit sinkt, ist bei der Festlegung und Dimensionierung der Teilbereiche 100 und 200 der Magnetspule 10 zu beachten, dass das Füllniveau N des flüssigen Heliums 30 nach dem anfänglichen Einfüllen in den Kryostaten 20 im normalen Betrieb mit der Zeit absinken wird. Mit dem Füllniveau N sinken auch die Bereiche B und C relativ zur Magnetspule 10 nach unten, während sich der Bereich D nach unten ausdehnt. Dies kann zur Folge haben, dass ein Bereich, der anfangs bspw. dem Bereich B zugeordnet wurde, nach einiger Zeit dem Bereich C zuzuordnen ist. Dementsprechend wird die Magnetspule dort anfangs noch gekühlt (im Bereich B gilt THe < T00Ii ) , später aber, wenn der Bereich C entsprechend weit abgesunken ist, nicht mehr. Im Extremfall sinken das Füllniveau N und die Bereiche B, C so weit ab, dass sich der Bereich D bis in Regionen ausdehnt, in denen anfangs noch eine Kühlung der Magnetspule 10 erfolgte.
Die Magnetspule 10 kann in einer weiteren Ausführungsform einen weiteren Teilbereich 300 aufweisen, der zwischen den Teilbereichen 100 und 200 angeordnet ist. Der Wärmeübergangskoeffizient im Teilbereich 300 weist einen Wert auf, der zwi- sehen den Wärmeübergangskoeffizienten der Teilbereiche 100 und 200 liegt.
Idealerweise werden die Teilbereiche 100, 200, 300 in Abhängigkeit vom anfänglichen Füllniveau N des flüssigen Heliums im Kryostaten 20 dimensioniert. Dabei wird davon ausgegangen, dass von vorne herein bekannt ist, bis zu welchem Füllniveau der Kryostat 20 üblicherweise aufgefüllt wird. Da für den Normalbetrieb des Kryostaten bekannt ist, wie sich das Füll- niveau N und die Lage und Ausdehnung der Bereiche A, B, C, D mit der Zeit entwickeln und bei welchem minimalen Füllniveau N wieder flüssiges Helium nachgefüllt wird, kann die Dimensionierung der Teilbereiche 100, 200, 300 der Magnetspule 10 hinsichtlich dieser Entwicklung optimiert werden.
Bspw. kann die Dimensionierung wie in der Figur 4 angedeutet erfolgen. Die Figur 4A zeigt die Lage und Ausdehnung der Bereiche A, B, C, D zu einem Zeitpunkt tθ unmittelbar nach dem Befüllen des Kryostaten bis zum Füllniveau N. Die Figur 4B zeigt die Bereiche A, B, C, D zu einem späteren Zeitpunkt tl, zu dem der Kryostat 20 üblicherweise wieder mit flüssigem Helium aufgefüllt wird. Die Teilbereiche 100, 200, 300 der Magnetspule 10 können z.B. so dimensioniert werden, dass sich der Teilbereich 300 zum Zeitpunkt tl weitestgehend mit dem
Bereich C überdeckt. Damit ist sichergestellt, dass der vergleichsweise warme Bereich D nicht bis in den Teilbereich 100 der Magnetspule 10 vordringt, in dem ein großer Wärmeübergang zwischen Magnetspule 10 und Kühlmedium 30 möglich ist. Die vorgeschlagene Dimensionierung stellt natürlich nur eine von vielen Möglichkeiten dar. Andere Modelle zur Dimensionierung der Teilbereiche 100, 200, 300 sind ebenfalls denkbar, es ist jedoch grundsätzlich zu beachten, dass sich die Lage und Ausdehnung der Bereiche A, B, C, D mit der Zeit ändert.
Eine noch weiter gehende Anpassung wäre dadurch möglich, dass die Magnetspule 10 mit vier oder mehr Teilbereichen ausgestattet wird.

Claims

Patentansprüche
1. Supraleitende Magnetspule (10) mit zumindest einem ersten (100) und einem zweiten Teilbereich (200), wobei die Teilbereiche (100, 200) räumlich voneinander getrennt sind und mit einem Kühlmedium (30) in thermischem Kontakt stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübergang zwischen dem ersten Teilbereich (100) und dem Kühlmedium (30) größer ist als der Wärmeübergang zwischen dem zweiten Teilbereich (200) und dem Kühlmedium (30) .
2. Supraleitende Magnetspule (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübergangskoeffizienten in den Teilbereichen (100, 200) der Magnetspule (10) unterschiedlich sind, wobei der Wärmeübergangskoeffizient im ersten Teilbereich (100) größer ist als der Wärmeübergangskoeffizient im zweiten Teilbereich (200) .
3. Supraleitende Magnetspule (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilbereiche (100, 200) der Magnetspule (10) unterschiedliche Wärmeleitungskoeffizienten aufweisen, wobei der Wärmeleitungskoeffizient des ersten Teilbereichs (100) größer ist als der Wärmeleitungskoeffizient des zweiten Teilbereichs (200) .
4. Supraleitende Magnetspule (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (10) im ersten Teilbereich (100) Oberflächenstrukturen (110), insbesondere Riefen, Rippen und/oder Texturen, zur Ver- größerung der Oberfläche der Magnetspule (10) aufweist.
5. Supraleitende Magnetspule (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (10) im zweiten Teilbereich (200) eine Wärmeisolierung (210) aufweist, die die Magnetspule (10) thermisch vom Kühlmedium (30) isoliert.
6. Supraleitende Magnetspule (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (10) im zweiten Teilbereich (200) zur Wärmeisolierung - mit einer Beschichtung (210), insbesondere einer Kunstharz- Beschichtung, ausgestattet oder - mit einem wärmeisolierenden Material (210) umwickelt ist.
7. Supraleitende Magnetspule (10) nach einem der vorher- gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Magnetspule (10) einen Wicklungsträger (12) aufweist, wobei der Wärmeübergangskoeffizient des Wicklungsträgers (12) im ersten Teilbereich (100) der Magnetspule (10) größer ist als der Wärmeübergangskoeffizient des Wicklungsträgers (12) im zweiten Teilbereich (200) der Magnetspule (10) .
8. Supraleitende Magnetspule (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (10) einen Wicklungsträger (12) aufweist, wobei der Wärmeleitungskoeffizient des Wicklungsträgers (12) im ersten Teilbereich (100) der Magnetspule (10) größer ist als der Wärmeleitungskoeffizient des Wicklungsträgers (12) im zweiten Teilbereich (200) der Magnetspule (10) .
9. Supraleitende Magnetspule (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (10) eine Isolierung (13), insbesondere eine elektrische Isolierung, aufweist, wobei die Isolierung (13) im ersten Teilbereich (100) der Magnetspule (10) einen höheren Wärmeleitungskoeffizienten aufweist als die
Isolierung (13) im zweiten Teilbereich (200) der Magnetspule (10) .
10. Magnetresonanztomographie-Anlage (MRT) mit einem Kryostaten (20), in dem sich ein Kühlmedium (30) befindet, und mit einer supraleitenden Magnetspule (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Magnetspule (10) in dem Kryostaten (20) angeordnet ist.
11. Magnetresonanztomographie-Anlage (MRT) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium in dem Kryostaten in zumindest zwei Aggregatzuständen vorliegt, insbesondere in einem gasförmigen und in einem flüssigen Zustand.
12. Magnetresonanztomographie-Anlage (MRT) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (10) derart im Kryostaten angeordnet ist, dass der erste Teilbereich (100) der Magnetspule (10) zumindest zum Teil von flüssigem
Kühlmedium und der zweite Teilbereich (200) der Magnetspule (10) zumindest zum Teil von gasförmigem Kühlmedium umgeben ist .
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