SU448524A1 - Superconducting magnet operating in a "frozen flow" mode - Google Patents
Superconducting magnet operating in a "frozen flow" modeInfo
- Publication number
- SU448524A1 SU448524A1 SU1753181A SU1753181A SU448524A1 SU 448524 A1 SU448524 A1 SU 448524A1 SU 1753181 A SU1753181 A SU 1753181A SU 1753181 A SU1753181 A SU 1753181A SU 448524 A1 SU448524 A1 SU 448524A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- windings
- main
- compensating
- superconducting
- current
- Prior art date
Links
Landscapes
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Description
Изобретение относитс к технинике магнитных измерений и может быть использовано в спектроскопии дерного магнитного резонанса высокого разрешени . Известны ортогональные сверхпровод щие обмотки дл исключени остаточных градиентов,работающие в режиме замороженного потока.Они включают главную,компенсирующие и ортогональное корректирующие обмотки , сверхпровод щие тепловые ключи, защитные цепи с диодами,криостат с жидким гелием. Компенсируицие обмотки наматывают на концы главной и ортогональных корректирующих обмоток.Главна и компенсирующа обмотки соединены последовательно.Главна обмотка раз бита на несколько секций.Параллельно каждой секции подключены по два диода,причем анод одного диода соединен с катодом другого.Параллельно главной обмотке подключен сверхпров д щий тепловой ключ,такие же ключи подсоединены-параллельно к каждой компенсирующей обмотке. Известный магнит требует исполЬ зовани четырех источников тока дл установлени магнитного пол и корр рекции его осевой составл ющей.Главный источник тока устанавливает токв последовательно соединенных главной и колгаенсирущах обмотках.Остальные источники подключены в отдельности к главной и компенсирующим обмоткам, их назначение- точна регулировка I тока в этих обмотках таким образом, чтобы осевой остаточный градиент маг нитного пол свести к минимуму.В процессе регулировки сверхпровод ище тепловые ключи наход тс в нормальном состо нии,основной источник то- ка должен быть включен.При этом временна стабильность его,тока в чао должна быть не ниже 10 чтобы за врем рехулировки основное магнитное поле не измен лось неконтролируемым образом, что могло бы сущеотвенно затруднить достижение требуемой однородности магничшого поCkJHOBHHM источником осевой неод породности вл етс сдвиг J метош основной обмотки относите льно центра сшшетрии i ffleHgHpjiiixr обмоток.Это привод т к тшу, что пр рехулировании токов компенсирущик обмоток размер области однородного пол и величина однородности меньше по сравнению с тем сдучаем , когда центры симметрии.главной и компенсиррщих обмоток совпадают. Недостаткш ортогональных корректирувдих оййоток, намотанных внутри главной обмотки в непосредственной близости от области пол , подлежащего коррекции, и подключенных через вторичную обмотку трансформатора посто нного тока, первична обмотка которого включена последовательно с главной и компенсирующими обмотками, вл етс то, что при наличии магнитных возмзпцений, источни ком которых могут быть исследуемые объекты или дополнительные корректи рующие обмотки, наход щиес , например , на датчике спектрометра дерно го магнитного резонанса, в корректи рующих ортогональных обмотках из-за малой индуктивности их и вторичной обмотки трансформатора посто нного тока наводитс паразитный ток и соз даваемые ортогональными корректирующими катушками градиенты измен етс . Таким образш, наиболее существенные недостатки известного магнита заключаютс в следующем. Схема соединени тепловых сверх проводащих ключей с обмотками позвол ет производить корректировку осевых остаточных градиентов подрегулировкой токов в компенсирующих катушках только-тогда, когда главна и компенсирущие обмотки питают с током от главного источника. Это затрудн ет установление области опт мальной однородности магнитного пол при неконтролингемом изменении тока главного источника (выпр мител ) за счет его недостаточной временной стабильности. Регулировка токов в компенсирующих обмотках не позвол ет в полной мере скорректировать осевые градиен ты магнитного пол , вызванные сдвигом симметрии главной обмотки относительно компенсирущих под действи ем магнитного пол и низкой темпера туры. в ортогональных корректирующих обмотках под действием посторонних электрга1агнйтннх возмущений происходит раскорректировка токов. Цель изобретени - исключение вли1 ни фактора нестабильности главного источника тока на выбор оптЕмальнои области однородного магнитного пол , уменьшение зависимости корректирующих радиальных градиентов от электромагнитных возмущений и увели чение однородности магнитного пол более точным совмещением центров симметрии компенсирущих и главной бмоток. Дл этого в предлагаемом устрой стве главную, компенсирующие и ортО гональные корректирующие обмотки сО дин ют последовательно и параллельно им подсоедин ют тепловой сверхпровод щий ключ. Два других тепло- : вых ключа подсоедин ют параллельно компенсирущим обмоткам, которые наматывают на отдельные каркасы с возможностью перемещени вдоль оси главной обмотки в процессе наладки. Предлагаема конструкци сверхпровод щего магнита позвол ет понизить остаточные осевые градиенты, исключить зависимость корректирующих радиальных градиентов, создаваемых ортогональнвми обмотками от магнитных-возмущений, производить корректиров1чг осевой однородности при работе магнитной системы в режиме замороженного потока с от« ключенным главным источником тока, что упрощает нахождение оптимальной области однородного пол и не требует использовани высокостабильного главного источника тока. На фиг.1 приведена электрическа схема сверхпровод щего магнита; на фиг.2 - его конструкци ,продольный разрез. Предлагаемый сверхпровод щий магнит содержит главную обмотку I; компенсирующие обмотки 2; ортогоналЬ ные корректирующие обмотки 3;основной источник тока 4;балластный резистор 5 в цепи основного источника тока;выключатель 6;защитные цепи из диодов 7 и резисторов 8;тепловой сверхпровод щий ключ 9 основного источника тока с электронагревателем 10;тепловые ключи II с нагревателем 12 компенсирующих обмоток;дополнительные источники тока 13 дл компенсирущих обмоток;балластные резисторы 14 ;выключа те ли 15;каркасы 16 компенсирущих обмоток с креплени ми 17;направл щиЙ каркас 18 с креплени ми 19:полукольцевые прокладки 20; каркас 21 главной обмотки; Сверхпровод щий магнит пшещают Ё криостат и заливают в него жидкий гелий.Пропускают ток через нагреватели 10,12 сверхпровод щих ключей 9,11 и перевод т их в нормальноеThe invention relates to a technique of magnetic measurements and can be used in high resolution nuclear magnetic resonance spectroscopy. Orthogonal superconducting windings are known to eliminate residual gradients operating in a frozen flow mode. They include main, compensating and orthogonal correction windings, superconducting thermal switches, protective circuits with diodes, a cryostat with liquid helium. Compensation windings are wound on the ends of the main and orthogonal corrective windings. The main and compensating windings are connected in series. The main winding is broken into several sections. Two diodes are connected in parallel to each section, and the anode of one diode is connected to the cathode of the other. thermal key, the same keys are connected-in parallel to each compensating winding. The known magnet requires the use of four current sources to establish the magnetic field and correct its axial component. The main current source establishes the current connected in series to the main and collector windings. The remaining sources are connected separately to the main and compensating windings, their purpose is to adjust the current I in these windings in such a way that the axial residual gradient of the magnetic field is minimized. During the adjustment process, the superconductor and other thermal keys are normally In this state, the main source of current must be switched on. At the same time, its temporal stability must not be lower than 10 in chao in order for the main magnetic field to not change in an uncontrolled manner, which could make it difficult to achieve the required homogeneity of the magnetized CkJHOBHHM The source of the axial neody of the breed is the shift J of the main winding attributable to the center of the column i ffleHgHpjiiixr windings. This leads to the fact that the compensator of the windings is the size of the uniform floor area and led The reason for homogeneity is less compared to that when the symmetry centers of the main and compensating windings coincide. The lack of orthogonal corrective oytok wound inside the main winding in close proximity to the field to be corrected and connected through the secondary winding of the DC transformer, the primary winding of which is connected in series with the main and compensating windings, is that if there are magnetic fields, the source of which can be the studied objects or additional correcting windings, for example, on the sensor of a nuclear magnetic field spectrometer onansa in correct ruyuschih orthogonal windings due to the small inductance of the secondary winding of the transformer and the DC is induced parasitic current and cos given by orthogonal correcting coils varies gradients. Thus, the most significant disadvantages of a known magnet are as follows. The connection scheme of thermal superconducting keys with windings allows for the adjustment of axial residual gradients by adjusting the currents in the compensating coils only when the main winding and the compensating windings are fed with current from the main source. This makes it difficult to establish the region of optimal magnetic uniformity with an uncontrolled change in the current of the main source (rectifier) due to its insufficient time stability. Adjusting the currents in the compensating windings does not allow the axial gradients of the magnetic field to be fully corrected, caused by a shift in the symmetry of the main winding relative to compensating for the magnetic field and low temperature. in orthogonal corrective windings under the influence of extraneous electrical disturbances, the currents are corrected. The purpose of the invention is to eliminate the influence of the instability factor of the main current source on the choice of the optimal area of a uniform magnetic field, reducing the correlation of radial gradients from electromagnetic disturbances and increasing the uniformity of the magnetic field by more accurate alignment of the centers of symmetry of the compensating and main currents. To do this, in the proposed device, the main, compensating and orthogonal correction windings are connected in series and in parallel they are connected to a thermal superconducting key. The other two heat- output keys are connected in parallel to the compensating windings, which are wound on separate frames with the possibility of moving along the main winding axis during the adjustment process. The proposed superconducting magnet design reduces residual axial gradients, eliminates the dependence of corrective radial gradients created by orthogonal windings on magnetic disturbances, and corrects axial homogeneity when the magnetic system is operating in a frozen flow with a main current source, which makes it easier to find the optimal homogeneous field areas and does not require the use of a highly stable main current source. Figure 1 shows the electrical circuit of the superconducting magnet; 2, its construction, longitudinal section. The proposed superconducting magnet contains the main winding I; compensating winding 2; orthogonal corrective windings 3; main current source 4; ballast resistor 5 in the main current source circuit; switch 6; protective circuits from diodes 7 and resistors 8; thermal superconducting key 9 of the main current source with electric heater 10; thermal keys II with heater 12 compensating windings; additional current sources 13 for compensating windings; ballast resistors 14; turning off 15; frames 16 of compensating windings with fasteners 17; guide frame 18 with fasteners 19: half-ring gaskets 20; frame 21 of the main winding; The superconducting magnet empties a cryostat and pours liquid helium into it. The current is passed through the heaters 10.12 of superconducting keys 9.11 and transforms them to normal
состо ние. За тем вклк ают выключатель 6 и плавно увеличивают ток от главного источника 4 через последовательно соединенные обмотки 1,2 3.Когда достигнута необходима величина магнитного пол .выключают ток,текущий через нагреватель теплового ключа 9,и перевод т его из нормального в сверхпровод щее состо ние.condition. Then switch 6 is turned on and smoothly increases the current from the main source 4 through series-connected windings 1.2 3. When the required magnetic field is reached, turn off the current flowing through the heater of the thermal switch 9 and transfer it from normal to superconducting the
Сверхпровод щий магнит работает в режиме замороженного потока. Таким образом исключают временную нестабильность главного источника тока 4.После этого включают выключатели 15,плавно регулируют ток от источников 13 и тем самым измен ют ток на величиныв одной компенThe superconducting magnet operates in frozen flow mode. Thus, the temporary instability of the main current source 4 is eliminated. After that, the switches 15 are turned on, smoothly regulate the current from the sources 13 and thereby change the current by the values of one
сиррзщей обмотке и - в другой. Токисоответствуют мшима льным осевым градиентам сверхпроводащего магнита.the winding winding and the other. The current corresponds to the lower axial gradients of the superconducting magnet.
При изменении токов в компенсирующих обмотках на величины , и от источников 13 автоматичес ки измен ютс и токи в главной обмотке 1.ЭТИ изменени обратно пропорциональны отношенют ИН.ИУКТИВНостей главной и компенсирующей обмоток , но они на три-четыре пор даа меньше и.Затем выключаютWhen the currents in the compensating windings change by values, and from sources 13, the currents in the main winding change automatically. These changes are inversely proportional to the main and compensating windings, but they are three to four times less and.Then they turn off
ток из нагревателей 12 тепловых ключей II и перевод т их из нормального в сверхпровод щее состо ние,отключают источники тока 4 из 13 выключател ми 6 и Тб.Шгнит с корректированными градиентами работает, таким образом, в режиме замороженного потока.the current from the heaters 12 of the heat switches II and transfer them from the normal to the superconducting state, turn off the current sources 4 of 13 with the switches 6 and TB. The LEDs with the corrected gradients work, thus, in the frozen flow mode.
Главна ,компенсирующие и ортогональные обмотки магнита соединены последовательно и изготовлены из сверхпровод щих проводов (сплавыThe main, compensating and orthogonal windings of the magnet are connected in series and made of superconducting wires (alloys
или ).or ).
Число корректирующих ортогональных обмоток 3 зависит от количестваThe number of corrective orthogonal windings 3 depends on the number
остаточных радиальных градиентовresidual radial gradients
и т.д.,которые необходимо скорректиetc. which need to be corrected
роватьЛисло витков корректирующейset the number of turns corrective
катушки определ етс в процессе нала .дки магнитной системы:coil is determined in the process of adjusting the magnetic system:
где - ток,текущий через главную,компенсирующие и корректирующие ортогональные обмотки.where is the current flowing through the main, compensating and correcting orthogonal windings.
ю:Yu:
ПРДЕМЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯThe Invention
Сверхпровод пщй магнит,работающий в режиме замороженного пото5 ка,содержащий помещенные в криостат сверхпровод щие соленоидную главную обмотку,состо щую из нескольких секций,две компенсирующие обмотки,соединенные последователь0 но с главной и размещенные на концах ее каркаса,ортогональные корректирующие обмотки,тепловые сверхпровод щие ключи и защитные цепи,включенные параллельно обмоткам,и ис5 точники тока-, о тличающийс тем,что, с целью исключени вли ни (фактора нестабильности глав ного источника тока на выбор оптимальной области однородного магнит0 ного пож,уменьшени зависимости корректирующих радиальных градиентов от электромагнитных: возг.)ущений и увеличени однородности магнитного пол более точным совмещением Superconducting magnet, operating in a frozen flow mode, containing superconducting solenoid main windings placed in a cryostat, consisting of several sections, two compensating windings connected in series with the main winding and placed at the ends of its frame, orthogonal corrective windings, thermal superconducting switches and protective circuits connected in parallel to the windings, and sources of current, which are distinguished by the fact that, in order to eliminate the influence (the instability factor of the main current source on the choice of optimal th field of the homogeneous magnit0 Nogo AMPs, depending reduce radial gradients of the correcting solenoid: brightening) uscheny and increasing the uniformity of the magnetic field more accurate registration.
5 центров cи лмeтpии компенсирущих и главной обмоток,главна , компенсирующие и ортогональные корректирую щие обмотки соединены псследовательно с главным источником тока, 5 centers of compensation of the compensating and main windings, the main one, the compensating and orthogonal corrective windings are connected in series with the main current source,
0 параллельно которому через сверхпровод щие соединени включен один из сверхпровод щих тепловых ключей, а два других сверхпровод щих тепловых ключа через сверхпровод щие 0 in parallel with which one of the superconducting thermal switches is connected via superconducting connections, and the other two superconducting thermal switches through superconducting
5 соединени включены параллельно компенсирующим обмоткам,кажда из которых выполнена на отдельном кар- касе с возможностью перемещени вдоль оси главной обмотки.5 connections are connected in parallel to the compensating windings, each of which is made on a separate frame with the possibility of movement along the axis of the main winding.
NN
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU1753181A SU448524A1 (en) | 1972-02-28 | 1972-02-28 | Superconducting magnet operating in a "frozen flow" mode |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU1753181A SU448524A1 (en) | 1972-02-28 | 1972-02-28 | Superconducting magnet operating in a "frozen flow" mode |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU448524A1 true SU448524A1 (en) | 1974-10-30 |
Family
ID=20504698
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU1753181A SU448524A1 (en) | 1972-02-28 | 1972-02-28 | Superconducting magnet operating in a "frozen flow" mode |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU448524A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU171954U1 (en) * | 2016-12-28 | 2017-06-22 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | MAGNETIC SYSTEM WITH A TWO-SECTION HIGH-TEMPERATURE SUPERCONDUCTING MAGNET |
-
1972
- 1972-02-28 SU SU1753181A patent/SU448524A1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU171954U1 (en) * | 2016-12-28 | 2017-06-22 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | MAGNETIC SYSTEM WITH A TWO-SECTION HIGH-TEMPERATURE SUPERCONDUCTING MAGNET |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5329266A (en) | Magnet assembly | |
CA1275695C (en) | Compensation coil for temporal drift of a superconducting magnet | |
US7183769B2 (en) | Superconducting magnet system with drift compensation | |
US6529005B1 (en) | Device for homogenizing a magnetic field | |
US20090040664A1 (en) | Active shield superconducting electromagnet apparatus and magnetic resonance imaging system | |
US5426366A (en) | Magnetic resonance apparatus comprising a superconducting magnet | |
US20020101240A1 (en) | Superconducting magnet system | |
US20090237076A1 (en) | Magnetic resonance imaging apparatus, a method and a computer program for compensation of a field drift of the main magnet | |
US6777938B2 (en) | NMR magnet coil system with separate superconducting short-circuited regions for drift compensation as well as method for operation thereof | |
SU448524A1 (en) | Superconducting magnet operating in a "frozen flow" mode | |
US11798720B2 (en) | Superconductor magnet system, with individual temperature control of axially stacked bulk sub-magnets | |
US6946936B2 (en) | Superconducting magnet system with continously operating flux-pump and associated methods for operating thereof | |
CN111292914B (en) | Method and magnet arrangement system for charging an HTS shimming device | |
US7064550B2 (en) | Method and apparatus for field drift compensation of a superconducting magnet | |
US6617853B2 (en) | Magnet arrangement comprising a superconducting magnet coil system and a magnetic field shaping device for high-resolution magnetic resonance spectroscopy | |
JP2000147082A (en) | Persistent current superconducting magnet | |
US3188562A (en) | Plural magnetic core and multiple winding current comparator device with outer winding means for passing error current therethrough | |
US10429462B2 (en) | Output stage for the generation of variable square-wave currents in an inductive load with no high-voltage supply | |
US6972652B2 (en) | Method for homogenizing a super-conducting NMR magnet | |
Otsuka et al. | Drift compensation of 600 MHz NMR magnet | |
US7606019B2 (en) | Magnet coil system with active drift compensation for two independent current paths | |
US11875936B2 (en) | Method for homogenizing a magnetic field profile of a superconductor magnet system | |
EP0145940A1 (en) | Electric circuit for high uniformity magnetic field | |
JP3993919B2 (en) | Permanent current superconducting magnet system | |
US20050068033A1 (en) | Method for fringe field compensation of an actively shielded superconducting nmr magnet |