[发明专利]用于低温自由磁体的管形热开关

权利要求书

1.一种低温冷却系统（42），所述低温冷却系统（42）促进第一与第二冷却级（52、54）之间的无源切换以冷却超导体，所述低温冷却系统（42）包括：

第一级冷却器（52）；

第一热交换器（56），其热耦合至所述第一级冷却器（52）；

第二级冷却器（54）；

第二热交换器（70），其热耦合至所述第二级冷却器（54）；

下流导管（76），较稠的冷却气体通过所述下流导管（76）从所述第一热交换器（56）向下流至所述第二热交换器（70）；

上流导管（72），当所述第二热交换器比所述第一热交换器更暖时，较稀较暖的气体通过所述上流导管（72）从所述第一热交换器（56）向上流至所述第二热交换器（70）；以及

超导体，其热耦合至所述第二热交换器（70）。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述下流导管（76）耦合至所述第一热交换器（56）的低侧（60）上的下层端口（66），还耦合至所述第二热交换器（70）的低侧上的下层端口（78）。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述上流导管（72）耦合至所述第一热交换器（56）的高侧（58）上的上层端口（64），还耦合至所述第二热交换器（70）的高侧上的上层端口（74）。

4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述气体是氦气。

5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述气体是氢气、氖气或氮气中的一种。

6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述第一级冷却器（52）将所述气体冷却至大约25开尔文（K）。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，冷气利用重力通过所述下流导管（76）从所述第一热交换器（56）的所述低侧（60）向下流至所述第二热交换器（70）的所述低侧，当所述超导体比大约25K更暖时，从所述超导体（20）吸收热量，已经从所述超导体（20）吸收热量的较暖气体通过所述上流导管（72）从所述第二热交换器（70）的所述高侧上升至所述第一热交换器（56）的所述高侧（58），并且耗散热量，并且在所述第一热交换器中将所述气体冷却回至大约25K。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，当所述超导体（20）达到大约25K时气流停止，并且所述第二级冷却器（54）将所述第二热交换器冷却至大约4K，由此将所述超导体（20）冷却至大约4K。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述第二级冷却器将所述超导体保持在大约4K。

10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述低温冷却系统（42）耦合至磁共振（MR）装置（10），在所述磁共振装置（10）中所述超导体包括用于产生磁场的超导磁体（20）。

11.一种磁共振系统，包括：

超导磁体（20），其产生穿过检查区域（14）的稳态磁场；

根据前述权利要求中的任一项所述的低温冷却系统（42）；

至少一个射频线圈（24），其从所述检查区域（14）接收信号；以及

电子模块（34），其处理磁共振信号。

12.一种将超导体（20）冷却至超导温度的方法，包括：

通过使用第一级冷却器（52）来将工作气体冷却至第一级温度；

允许冷却的工作气体从第一热交换器（56）向下流至第二热交换器（70），所述第二热交换器（70）与所述超导体（20）热接触并且从所述超导体（20）吸收热量；

允许变暖的工作气体从所述第二热交换器（70）向上流至所述第一热交换器（56）；

从所述变暖的工作气体耗散热量，并且将所述工作气体重新冷却至所述第一级温度；

一旦所述第二热交换器大约达到所述第一级温度，就利用热耦合至所述超导体的第二级冷却器（54）来将所述超导体冷却至所述超导温度。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述超导温度大约为4K。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中所述超导体包括在磁共振（MR）装置中所使用的磁体。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中所述工作气体是氦气。