[发明专利]一种磁共振超导磁体预失超装置和方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及磁共振成像（MRI）领域，尤其涉及一种减少磁共振成像设备中的超导磁体在加入液氦冷却后，升场时失超次数的装置和方法。

【背景技术】

在磁共振成像设备中，主磁体是一个重要的部件，是产生磁场的装置。根据磁场产生的方式，主磁体可以分为永磁体和电磁体，电磁体又可以分为常导磁体和超导磁体。

当温度低到一定程度后，导电金属的电阻为零，称为超导状态。在磁共振成像设备中，磁体线圈为导电超导金属，在磁体线圈周围充满液氦后，磁体线圈的温度降到液氦温度（4.5K）,磁体线圈电阻为零，达到超导状态，此时可以通入很大的电流，由于没有电阻，就不会发热。由于超导磁体的超导特性，其具有如下优点：（1）相比较永磁体和常导磁体更容易产生高磁场；（2）高稳定性，磁场随时间的漂移非常小；（3）磁场均匀性高；（4）低能耗，超导线圈几乎不消耗电能。但同时超导磁体的缺点也非常明显：超导磁体中的液氦会蒸发泄漏，需要定期补给液氦，由于液氦价格昂贵，其维护和制作费用较高。因此要尽量减小超导磁体中液氦的蒸发和泄漏量，从而减小超导磁体的维护和制作费用。在磁共振成像装置的超导磁体中，失超（magnet quench），特别是超导磁体在升场（在线圈中通入电流，周围磁场强度增强至工作状态要求的磁场强度并且达到稳定状态的过程，称为升场）时的失超是引起液氦大量蒸发损失的重要因素。

金属在低温超导状态下，若受到某些影响（如局部温度突然升高），使金属失去超导的状态，这就是“失超”。在磁共振成像设备中，磁体线圈中通有电流时，如果磁体线圈局部失超，会在失超部位产生大量的热量（失超部位电阻上升，有电流故而产生热量），为了保护超导磁体，不使失超部位因大量聚集电能而烧毁，此时会立刻加热磁体线圈其他部位，使其整体都失超，这样会使磁体线圈周围的液氦快速蒸发。超导磁体升场时，由于受到安培力的作用，其会产生轴向的位移和径向的扩张，轴向位移使得磁体线圈和线圈架产生摩擦热，径向扩张使得磁体线圈形变及与线圈架摩擦产生热量，因此超导磁体在升场过程中会产生大量的热量，此时最容易发生失超。

现有的磁共振成像设备的超导磁体不经过预失超，超导磁体在升场过程中极其容易失超。一旦失超，液氦大量蒸发成氦气，体积急剧膨胀，为了保护装置，一般直接排出这部分氦气。而液氦价格昂贵，因此超导磁体充入液氦后在升场过程中的失超会造成极大的经济损失。

因此，需要提出一种技术方案，避免磁共振成像设备中的超导磁体在加入液氦后的失超或减少其失超次数。

【发明内容】

本发明解决的问题是要提出一种磁共振超导磁体预失超装置和方法，避免超导磁体在充入液氦后升场过程中的失超，或减少超导磁体在充入液氦后的失超次数，从而节省液氦。

为了解决上述问题，本发明提出一种用于磁共振超导磁体的预失超装置，所述超导磁体包括至少一个由超导金属材料制成的磁体线圈，其中，所述预失超装置包括至少一个磁体，所述磁体布置在超导磁体的内部或/和外部，并可产生穿过所述磁体线圈的磁场。

进一步地，所述预失超装置的磁体为永磁体或超导磁体。

进一步地，所述预失超装置由若干个外径小于所述超导磁体内径的磁体或/和一个内径大于所述超导磁体外径的磁体组成。

进一步地，所述外径小于所述超导磁体内径的磁体大小相同，且被分别布置于相应的每一磁体线圈内部。

本发明还提供一种利用所述预失超装置对所述超导磁体进行预失超的方法，其步骤如下：

（1）   将所述预失超装置的磁体布置于所述超导线圈的内部或/和外部，使所述预失超装置产生的磁场穿过所述磁体线圈，并使所述预失超装置产生的磁场方向与所述超导磁体实际运行时产生的磁场方向相同；

（2）   对所述超导磁体的磁体线圈通电，直到所述磁体线圈中的电流大小达到预失超电流后断电；

（3）   使所述预失超装置和所述超导磁体分离；

进一步地，所述超导磁体中的磁体线圈置于制冷所形成的低温环境中。

进一步地，所述制冷剂为液氮，被充入所述超导磁体内形成低温环境。

进一步地，将所述预失超装置的磁体布置于超导线圈的内部或/和外部，所述预失超装置的磁体的中心和所述超导磁体的中心重合。