[发明专利]超导磁体用的紧急停止单元

说明书

技术领域

本发明涉及超导磁体用的紧急停止单元，并且尤其、但并非排他地涉及用于促进在超导磁体中安全启动失超的这种装置，其中该超导磁体用于在磁共振成像(MRI)扫描仪中对患者进行检查。

背景技术

典型地，超导磁体系统包括缠绕在安装于密封低温环境中的适当模子上的超导材料线圈。这些系统产生非常强烈的磁场并且要求准确和仔细的控制，特别是(例如)为了留意已计划的维护、或者为了实现修理、或者为了满足改变操作要求而需要有意地消除磁场时。为了这些有计划的操作，通常通过受控的斜降(ramping down)来消除磁场：也就是，通过穿过电连接到磁体的电流引线抽取电流，使在磁体线圈中流动的电流逐渐减少为零或向零减少。这需要一段时间并且需要适当的、有效的控制。

然而，可能出现紧急情形，其中有必要迅速消除磁场和/或当控制系统不运行时消除磁场。例如，这样的情形可以包括：为了释放不小心被吸引到磁体上的磁性零件，可能使人接近该系统；或者为了避免金属零件被吸引的风险，例如当消防员必须利用他们的全部设备靠近有源磁体时，其中所述全部设备包括大的磁性部件。对于这种紧急操作来说，重要的是，在没有电源电功率的情况下，停止单元(run-down unit)应当能够有效地在磁体中启动失超。在比如火灾发生的情形下，电源电功率很可能失去。在人受陷于磁体的情况下，反射性反应可能是切断电源电功率，错误地认为这种行为可以切断磁场。因此，有必要提供可靠的、不依赖于电源的失超启动装置作为紧急停止单元，作为受控失超系统的一部分或者附加地作为受控失超系统。对于这种紧急停止单元通常是启动局部失超事件，然后在整个系统中促进失超事件的受控分布。

也有这样的情况：这种超导磁体可以响应于突然的、不可逆的磁场衰弱而自失超，其中该突然的、不可逆的磁场衰弱由任何能导致超导状态局部干扰的事件所引起。这将导致在干扰部位产生电阻，并且迅速建立局部受热，使电阻剧变。众所周知，为了降低对磁体线圈的局部、可能永久性破坏的风险，应该在失超事件开始后立刻经由系统的线圈尽可能宽地分布该失超。典型地，这通过使用作为受控失超系统一部分的失超传播装置、典型的是电加热器来实现。

典型地，通过提供作为失超启动或者传播装置的临近磁体线圈的小电加热器来致力于两种可能性。安排对加热器通电，从而加热磁体线圈使其摆脱超导状态并且因此增加磁体线圈的电阻。通电可以响应于指示意外失超开始的一个或多个激励准则自动地或者在紧急情形下手动地实现，在所述紧急情形下要求失超，尽管磁体正确地工作。

启动失超所需要的功率量是非常少的：处于每秒两瓦的数量级，即2J的能量输入。从电源(mains)功率供应来提供该功率量是简单的，但是正如上面所讨论的那样，安全性要求是：甚至在电源供应失败期间可以由本发明的紧急停止单元启动失超。在公知的布置中，典型地提供备用电池，用于在电源失败的情况下给失超加热器通电。然而，提供并且维护安全可靠的备用动力电池出现困难和重大费用，并且此外环境考虑对电池的使用产生影响。

本发明旨在解决一个或多个上述问题。

本发明尤其是避开对电池使用的主要依赖，其中在所述电池中存储电能，优选在需要的时间产生所要求的功率。因此，本发明不仅不需要备用电池，而且也避免了提供可靠维护程序的费用，并且避免与其负责的处置相关的问题。特别是，本发明规定，在需要引起磁体线圈失超时，利用所存储的机械能或者由操作者的肌肉动作而施加的能量来产生电能。

发明内容

本发明提供一种用于超导磁体组件的紧急停止单元，所述紧急停止单元包括：与超导磁体线圈相关联的至少一个电阻；以及给所述电阻提供电能的失超启动装置；其中所述失超启动装置包括电能发生器和用于在线圈失超时通过以下之一启动所述电能产生的设备：i)释放所存储的机械能，以及ii)直接手动激励。

该发生器可以包含至少第一和第二部件，其被布置用来响应于在所述第一和第二部件之间的至少预定程度的相对运动来产生电能。在这种布置中，所述第一和第二部件中的一个可以包括用于产生静态磁场的设备，所述第一和第二部件中的另一个被布置用以相对于所述的一个来运动，由此产生所述电能。在这种布置中，用于产生静态磁场的设备可以是超导磁体组件。可替代地，所述磁场可以由专用的永磁性磁体部件提供。

该第一和第二部件之间的相对运动可以是旋转的或者可以是线性的。该第一和第二部件之间的相对运动可以由传动装置来加强。