[发明专利]一种超导磁体的升降场辅助装置

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振系统，尤其涉及磁共振系统中的超导磁体的升降场辅助装置。

背景技术

磁共振成像是随着计算机技术、电子电路技术、超导磁体技术的发展而迅速发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。在磁共振成像中，人体组织被置于静磁场B₀中，随后用频率与氢原子核的进动频率相同的射频脉冲激发人体组织内的氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量；在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，由体外的接收器收录，经计算机处理后获得图像。

在生产制造磁共振设备的过程中，对超导磁体进行升降场是不可避免的。在超导磁体升降场过程中，会出现失超现象，即超导磁体失去超导磁性，在这种情况下，大量的电磁能量将转变为焦耳热并释放，如果采用浸入式冷却将会挥发掉大量的液氦。例如，一个1.5吨的核磁共振成像的全部超导磁体能储存2兆焦耳的电磁能量。当失超发生时，这些能量可以消耗400公升以上的液液氦，价值2500美元。可见，特别对于大型超导磁体而言，每次失超成本都是巨大的；另一方面，在失超过程中，如果不加保护，磁体线圈中会产生高温高压，因此会产生不可逆转的损害，甚至使超导磁体报废。

针对失超过程中液氦的损耗，目前业界主要采取两种方法。

第一，外部转储电阻，它同超导磁体的外部连接，可以转移低温附件中的大部分能量，这就意味着减少液氦的损失和由液氦挥发引起的过多的压力。但是，外部转储电阻越大，其释放的电磁能也越大，失超时电磁线圈的电压和温度也就得以降低。但是转储电阻的电压会增高，同时超导开关上的电压也会随之增高，这会损害超导开关使得磁体不能正常工作。此外，通常会同外部转储电阻一同应用主动失超保护技术，主动失超保护技术基于可靠的检测器，但是可靠的检测器价格昂贵且难于实现。此外，外部转储电阻会在磁体的低温附件中引进热负载，这会挥发部分液氦。

第二，在少量液氦中对超导磁体进行升降场。这是一种在失超中减少液氦损失简单易行的方法。但是为了提供一个磁体升降场、工作以及失超的安全低温环境，液氦的量不能无限制的少。

针对失超过程中磁体的保护，目前业界主要采取四种方法。

第一，在超导磁体的线圈中加入更多的铜来降低电流密度，虽然这样能够降低高温和电压，但这样会增大磁体体积和成本。

第二，如果主动失超保护技术的话，尽量提高检测器的可靠性，但是除了实现起来相当困难之外，磁体保护也会相应变得相当复杂，而且使得磁体成本增高。

第三，将二级线圈更好地与超导磁体线圈耦合，但是在失超过程中，超导磁体的能量会在制冷屏蔽层中释放，这同样会消耗大量的液氦。

第四，通过电阻进一步细分磁体线圈。分的越细，效果越好。但是鉴于磁体线圈的配置，无限细分是不可行的。此外，磁体能量仍在制冷屏蔽层内释放，消耗大量液氦；同时，在磁体升降场过程中，电阻会产生焦耳热，如果电阻和超导磁体太近的话，这可能会引起超导磁体失超。

发明内容

为了减少失超中液氦的损耗，同时加强对超导磁体线圈的保护，发明了一种超导磁体的升降场辅助装置，所述升降场辅助装置包括一释能部件，所述释能部件耦合所述超导磁体的电流。

优选地，所述升降场辅助装置的外表面紧贴所述超导磁体的孔径的内表面。

优选地，所述释能部件是实心圆柱体。

优选地，所述释能部件是空心圆柱体。

优选地，所述释能部件的内壁包括多个凸起，所述凸起的位置与所述超导磁体的线圈的位置对应。

优选地，所述升降场辅助装置还包括一冷却部件，所述冷却部件用于冷却所述释能部件。

优选地，所述冷却部件包括一制冷循环部件和一热屏蔽层，其中所述释能部件位于所述热屏蔽层之内，所述制冷循环部件对所述释能部件进行制冷。

优选地，所述制冷循环部件包括一制冷剂出口管和一制冷剂入口管。

优选地，所述热屏蔽层从里到外包括一内壳、一制冷屏蔽层和一外壳，所述制冷剂出口管和所述制冷剂入口管穿过外壳和制冷屏蔽层与所述内壳连通。

优选地，所述冷却部件还包括一第一支撑部件和一第二支撑部件，所述第一支撑部件用于在所述内壳中支撑所述释能部件，所述第二支撑部件用于在外壳中支撑所述内壳。

优选地，所述制冷循环部件包括一冷头或一脉管制冷器。

优选地，所述热屏蔽层从里到外包括一制冷屏蔽层和一外壳，所述冷头或所述脉管制冷器穿过所述外壳和所述制冷屏蔽层。