RU2074431C1 - Резистивный электромагнит ямр-томографа - Google Patents
Резистивный электромагнит ямр-томографа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2074431C1 RU2074431C1 RU94035227A RU94035227A RU2074431C1 RU 2074431 C1 RU2074431 C1 RU 2074431C1 RU 94035227 A RU94035227 A RU 94035227A RU 94035227 A RU94035227 A RU 94035227A RU 2074431 C1 RU2074431 C1 RU 2074431C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sections
- electromagnet
- thickness
- glued
- pipelines
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electromagnets (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Abstract
Использование: в устройстве ЯМР-томографов и используется преимущественно в медицинской технике. Сущность: конструкция резистивного электромагнита ЯМР-томографа, выполненного из набора плоско-спиральных секций, к торцевым поверхностям которых приклеены элементы охлаждения в виде по крайней мере одного сектора кольцевого диска из материала с высоким коэффициентом теплопроводности по наружному и внутреннему радиусам которого или по одному из радиусов припаяны или приварены трубопроводы для хладагента. В некоторых случаях в секциях, расположенных по краю электромагнита, трубопроводы для хладагента приклеиваются непосредственно к торцевым поверхностям секций. 2 с.п. ф-лы. 5 ил.
Description
Изобретение относится к устройству ЯМР-томографов и используется, преимущественно в медицинской технике.
Известна конструкция для охлаждения магнитов, применяемых в ЯМР-томографии [1] В ней секции электромагнита изготовлены в виде кольцевых дисков, намотанных лентой, на торцевых поверхностях которых наклеено определенное число элементов охлаждения в виде секторов, на поверхность которых припаяны или приварены трубопроводы для хладагента. Наличие трубопроводов охлаждения между дисками, приводит к уменьшению конструктивной плотность тока, что ведет к увеличению габаритов, веса и энергопотребления магнита.
Известна конструкция резистивного электромагнита [2] состоящего из плоско-спиральных секций, намотанных полым проводником, по которому прокачивается охлаждающая жидкость (прототип). Наличие в проводнике полости также приводит к уменьшению конструктивной плотности тока, что вызывает увеличение габаритов магнита, а, следовательно, его веса и энергопотребления.
Техническим результатом изобретения является более высокая конструктивная плотность тока, что ведет к резкому снижению габаритов, веса и энергопотребления магнита.
Технический результат достигается тем, что по первому варианту в резистивном электромагните ЯМР-томографа, содержащем плоско-спиральные секции с системой охлаждения, отличия состоят в том, что секции выполнены разной радиальной толщины и намотаны ленточным проводником, к торцевым поверхностям секций приклеены элементы системы охлаждения в виде по крайней мере одного сектора кольцевого диска из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, по наружному и внутреннему радиусам которого или по одному из радиусов припаяны или приварены трубопроводы для хладагента, при этом продольная толщина сектора, ширина ленты и радиальная толщина секции связаны соотношением:
где h толщина элемента охлаждения; Н ширина ленты, которой намотаны секции; ΔR радиальная толщина секции (в метрах).
где h толщина элемента охлаждения; Н ширина ленты, которой намотаны секции; ΔR радиальная толщина секции (в метрах).
По второму варианту в резистивном электромагните ЯМР-томографа, содержащем плоско-спиральные секции с системой охлаждения, отличия состоят в том, что секции выполнены разной радиальной толщины и намотаны ленточным проводником, к торцевым поверхностям секций, расположенных в центральной части электромагнита, приклеены элементы системы охлаждения в виде по крайней мере одного сектора кольцевого диска из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, по наружному и внутреннему радиусам которого или по одному из радиусов припаяны или приварены трубопроводы для хладагента, при этом продольная толщина сектора, ширина ленты и радиальная толщина секции связаны соотношением:
где h толщина элемента охлаждения; Н ширина ленты, которой намотаны секции; ΔR радиальная толщина секции (в метрах), а в секциях, расположенных на краю электромагнита, элементы системы охлаждения выполнены в виде трубопроводов для хладагента, приклеенных непосредственно к торцевым поверхностям секций.
где h толщина элемента охлаждения; Н ширина ленты, которой намотаны секции; ΔR радиальная толщина секции (в метрах), а в секциях, расположенных на краю электромагнита, элементы системы охлаждения выполнены в виде трубопроводов для хладагента, приклеенных непосредственно к торцевым поверхностям секций.
На фиг. 1 изображен разрез четвертой части резистивного электромагнита ЯМР-томографа, содержащего плоско-спиральные секции разной радиальной толщины, к торцевым поверхностям которых приклеены элементы системы охлаждения, выполненные в виде секторов кольцевого диска из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, по наружному и внутреннему радиусам которого припаяны или приварены трубопроводы для хладагента; на фиг.2 разрез четвертой части резистивного электромагнита ЯМР-томографа, содержащего плоско-спиральные секции разной радиальной толщины, к торцевым поверхностям секций, расположенных в центральной части электромагнита, приклеены элементы системы охлаждения, выполненные в виде секторов кольцевого диска из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, по наружному и внутреннему радиусам которого припаяны или приварены трубопроводы для хладагента, а в секциях, расположенных на краю электромагнита, элементы системы охлаждения выполнены в виде трубопроводов, приклеенных непосредственно к торцевым поверхностям секций; на фиг. 3 в аксонометрии разрез части плоско-спиральной секции, к торцевой поверхности которой приклеены секторы кольцевого диска из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, по внешнему и внутреннему радиусам которого припаяны или приварены трубопроводы для хладагента; на фиг.4 в аксонометрии разрез части плоско-спиральной секции, к торцевой поверхности которой приклеены секторы кольцевого диска из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, по внешнему радиусу которого припаян или приварен трубопровод для хладагента; на фиг.5 в аксонометрии разрез плоско-спиральной секции, к торцевой поверхности которой приклеен трубопровод для хладагента.
Резистивный электромагнит ЯМР-томографа устроен следующим образом (фиг. 1). Плоско-спиральные секции 1 намотаны ленточным проводником 2, покрытым слоем электрической изоляции 3. В процессе изготовления на ленту наносят клеящий состав, после полимеризации которого получается монолитная секция, обладающая хорошей теплопроводностью как в осевом, так и радиальном направлениях. К торцевым поверхностям секций 1 приклеены секторы кольцевых дисков 4, по наружному и внутреннему радиусам которых или по одному из радиусов приварены или припаяны трубопроводы для хладагента 5 и 6 (фиг.3, 4) (вариант 1).
По второму варианту резистивный электромагнит ЯМР-томографа устpоен следующим образом (фиг.2). Плоско-спиральные секции 1 намотаны ленточным проводником 2, покрытым слоем электрической изоляции 3. В процессе изготовления на ленту наносят клеящий состав, после полимеризации которого получается монолитная секция, обладающая хорошей теплопроводностью как в осевом, так и радиальном направлениях. К торцевым поверхностям секции 1, расположенным в центральной части электромагнита, приклеены секторы кольцевых дисков 4, по наружному и внутреннему радиусам которых или по одному из радиусов приварены или припаяны трубопроводы для хладагента 5 и 6 (фиг.3, 4). В секциях, расположенных на краю электромагнита, трубопроводы для хладагента 7 приклеены непосредственно к торцевым поверхностям секций (фиг.5).
Секции магнита могут быть приклеены к каркасу 8 и собраны таким образом, что направление намотки в соседних секциях противоположно. Секции соединены электрически последовательно. Трубопроводы охлаждения соединены с секторами кольцевых дисков при помощи сварки или пайки.
Резистивный электромагнит ЯМР-томографа работает следующим образом. В трубопроводы 5, 6, 7 подают жидкость, которая охлаждает секции 1 либо через секторы 4, либо непосредственно через трубопроводы 7. Затем в обмотку заводят электрический ток, который, протекая по проводнику 2, создает магнитное поле.
В резистивных электромагнитах ЯМР-томографов, создающих высокооднородное магнитное поле, оптимальной с точки зрения минимума расходуемой электроэнергии является конфигурация магнита, состоящего из нескольких катушек, причем центральная должна иметь длину порядка диаметра и быть в 2-3 раза тоньше боковых. Кроме того, в резистивных электромагнитах ЯМР-томографов плотность тока в проводнике обычно составляет 2-4 А/мм2, что в несколько раз меньше, чем в резистивных электромагнитах, используемых в физических экспериментах. Это делает возможным и целесообразным конструкцию резистивного электромагнита, в котором все катушки выполнены в виде набора секций, намотанных ленточным проводником. В таком электромагните средняя (конструктивная) плотность тока примерно на четверть выше, чем в электромагните, намотанном трубчатым проводником. Однако в секциях, намотанных ленточным проводником, возникает проблема отвода Джоулева тепла. Ее можно решить, приклеив к торцевым поверхностям секций элементы охлаждения в виде секторов кольцевого диска из материала с высоким коэффициентом теплопроводности (например из меди). Это позволяет вывести тепло из центра секций на периферию, а затем снять это тепло при помощи какой-либо жидкости (например воды), протекающей по трубопроводам, находящимся в хорошем тепловом контакте с секторами (например припаянным или приваренным к ним). В такой конструкции электромагнита разность температур между охлаждаемой и неохлаждаемой частями сектора выражается формулой:
ΔT = (ΔR2•ρ•I2•H)/(2•α•h)
где ΔR радиальный размер секции; ρ удельное сопротивление материала ленты; Н ее ширина; J плотность тока в проводнике; a - коэффициент теплопроводности материала сектора кольцевого диска, h его толщина. Из соображений безопасности медицинской техники DT не может превышать 5-10oC.
ΔT = (ΔR2•ρ•I2•H)/(2•α•h)
где ΔR радиальный размер секции; ρ удельное сопротивление материала ленты; Н ее ширина; J плотность тока в проводнике; a - коэффициент теплопроводности материала сектора кольцевого диска, h его толщина. Из соображений безопасности медицинской техники DT не может превышать 5-10oC.
В таблице приведены данные зависимости ΔT от J, ΔR,h при Н 25 мм.
Из таблицы видно, что при радиально размере секции 6 см возникает проблема съема тепла даже при J 3 A/мм2 в случае размещения трубопроводов охлаждения по наружному и внутреннему радиусам секторов (N 2, данные с скобках (фиг. 3)). При J 2 A/мм2 можно обойтись трубопроводами, расположенными по одному, например внешнему радиусу (N 1, без скобок (фиг.4)). В случае, когда радиальный размер секции 12 см, толщина сектора кольцевого диска не может быть меньше 8 мм, а трубопроводы должны располагаться по его наружному и внутреннему радиусам (N 3). В этом случае более целесообразно отводить тепло от секций при помощи трубопроводов, приклеенных непосредственно к их торцевым поверхностям (фиг.5), при этом вес системы охлаждения может быть снижен в несколько раз. Такой способ становится единственно возможным в четвертом случае. Приведенные примеры показывают, что конструкция резистивного электромагнита, состоящего из плоско-спиральных секций, намотанных ленточным проводником, зависит от геометрических размеров секций.
Пример конкретной реализации. На фиг.2 схематически показан разрез четвертой части резистивного магнита ЯМР-томографа всего тела, имеющего следующие размеры: внутренний диаметр центральной катушки 760 мм, ее длина 800 мм, толщина 50 мм, внутренний диаметр боковых катушек 720 мм, длина 200 мм, толщина 120 мм.
Секции 1 намотаны медной лентой 2, соседние витки в которых изолированы полиимидной пленкой 3 и склеены эпоксидной смолой.
К торцевым поверхностям секций в центральной части электромагнита приклеено по восемь секторов кольцевого диска 4, изготовленных из медного листа толщиной 2 мм, по внешнему радиусу которого припаяна медная трубка 5 (фиг.4) размером 8х1 мм.
При рабочей плотности тока 2,5 А/мм2 разность температур между охлаждаемой и неохлаждаемой частями сектора 4 составляет 6oC.
Возможен вариант, когда медные трубки 5,6 припаяны по внешнему и внутреннему радиусам секторов кольцевого диска 4 (фиг.3). В этом случае разность температур между охлаждаемой и неохлаждаемой частями сектора составляет 3oC.
В секциях, расположенных на краю электромагнита, трубопроводы охлаждения 7 приклеены непосредственно к их торцевым поверхностям. Энергопоторебление такого электромагнита составляет 29 кВт при поле 0,15 Тл.
Claims (2)
1. Резистивный электромагнит ЯМР-томографа, содержащий плоскоспиральные секции с системой охлаждения, отличающийся тем, что секции выполнены разной радиальной толщины и намотаны ленточным проводником, к торцевым поверхностям секций приклеены элементы системы охлаждения, выполненные в виде по крайней мере одного сектора кольцевого диска из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, по наружному и внутреннему радиусам которого или по одному из радиусов приварены или припаяны трубопроводы для хладагента, при этом продольная толщина сектора, ширина ленты и радиальная толщина секции связаны соотношением
где h толщина элемента охлаждения;
H ширина ленты, из которой намотаны секции;
ΔR радиальная толщина секции, м.
где h толщина элемента охлаждения;
H ширина ленты, из которой намотаны секции;
ΔR радиальная толщина секции, м.
2. Резистивный электромагнит ЯМР-томографа, содержащий плоскоспиральные секции с системой охлаждения, отличающийся тем, что секции выполнены разной радиальной толщины и намотаны ленточным проводником, к торцевым поверхностям секций, расположенных в центральной части электромагнита, приклеены элементы системы охлаждения, выполненные в виде по крайней мере одного сектора кольцевого диска из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, по наружному и внутреннему радиусам которого или по одному из радиусов припаяны или приварены трубопроводы для хладагента, при этом продольная толщина сектора, ширина ленты и радиальная толщина секции связаны соотношением
где h толщина элемента охлаждения;
H ширина ленты, из которой намотаны секции;
ΔR радиальная толщина секции, м,
а в секциях, расположенных по краям электромагнита, элементы системы охлаждения выполнены в виде трубопроводов для хладагента, приклеенных непосредственно к торцевым поверхностям секций.
где h толщина элемента охлаждения;
H ширина ленты, из которой намотаны секции;
ΔR радиальная толщина секции, м,
а в секциях, расположенных по краям электромагнита, элементы системы охлаждения выполнены в виде трубопроводов для хладагента, приклеенных непосредственно к торцевым поверхностям секций.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94035227A RU2074431C1 (ru) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | Резистивный электромагнит ямр-томографа |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94035227A RU2074431C1 (ru) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | Резистивный электромагнит ямр-томографа |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94035227A RU94035227A (ru) | 1996-05-27 |
| RU2074431C1 true RU2074431C1 (ru) | 1997-02-27 |
Family
ID=20160697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94035227A RU2074431C1 (ru) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | Резистивный электромагнит ямр-томографа |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2074431C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2509386C1 (ru) * | 2012-11-06 | 2014-03-10 | Александр Петрович Ишков | Соленоид |
-
1994
- 1994-09-20 RU RU94035227A patent/RU2074431C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Патент ФРГ N 3404457, кл. H 01 F 7/20, 1985. 2. Монтомери Д. Получение сильных магнитных полей с помощью соленоидов. - М.: Мир, 1971, с. 77. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2509386C1 (ru) * | 2012-11-06 | 2014-03-10 | Александр Петрович Ишков | Соленоид |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU94035227A (ru) | 1996-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5226930B2 (ja) | 熱管理機器及びその製造方法 | |
| EP0921537B1 (en) | Magnet coil assembly | |
| JP2986369B2 (ja) | 高周波数高電力変成器の空気／液体冷却式金属巻線 | |
| US5093645A (en) | Superconductive switch for conduction cooled superconductive magnet | |
| KR910006877B1 (ko) | 저항성 자기공진 영상화 마그네트 | |
| JP2005524452A (ja) | 高実効性の冷却部を有する磁気共鳴断層撮影装置のための傾斜コイルシステム | |
| US4593261A (en) | Device for cooling a magnet system | |
| JP2007005793A (ja) | パルス化磁界発生装置 | |
| GB2226221A (en) | Inductively heated apparatus | |
| JP3381965B2 (ja) | 電磁誘導加熱コイル | |
| EP0413571A1 (en) | Magnet cartridge for magnetic resonance magnet | |
| RU2074431C1 (ru) | Резистивный электромагнит ямр-томографа | |
| US5455402A (en) | Induction heater having a conductor with a radial heating element | |
| JP4330477B2 (ja) | 傾斜磁場コイル及びそれを用いた磁気共鳴イメージング装置 | |
| EP3622308A1 (en) | Cooling a gradient coil of a magnetic resonance imaging system | |
| CN219759350U (zh) | 磁性器件和电子设备 | |
| JPS61160901A (ja) | コンパクトな抵抗アセンブリ | |
| JPS6213010A (ja) | 超電導電磁石 | |
| EP2734856B1 (en) | Helium vapor magnetic resonance magnet | |
| JP3756261B2 (ja) | 誘導発熱ローラ装置 | |
| JP2005100935A (ja) | パイプ誘導加熱装置 | |
| JP3436956B2 (ja) | 高周波誘導加熱変圧器 | |
| JPS6293914A (ja) | 超電導磁石 | |
| JPH0648646B2 (ja) | 超電導磁石装置 | |
| JP2609346B2 (ja) | 傾斜磁場コイル装置 |