[发明专利]用于磁共振成像超导磁体的超导电流引线

说明书

技术领域

本发明涉及医用磁共振成像超导磁体系统的馈电和冷却技术，特指一种用于磁共振成像超导磁体的超导电流引线。

背景技术

超导磁共振成像仪已在国内外大中型医院十分常见的人体医学检查的设备，它能提供人体软组织断面清晰的图像，对于诊断体内脏器和大脑的病变非常有效。现有这种超导磁体的励磁绝大部分是在磁体恒温器灌装液氦后一次性励磁完成，然后借助于超导开关的闭合使磁体在持续电流下运行，此后可断开磁体电源。由于连接电源和磁体的电流引线是引入液氦温区的最大热负荷，为有效地降低液氦蒸发，现有技术通常采用可拔式电流引线。这类电流引线由铜或铜合金制作，称为常规电流引线。

高温超导材料在液氮或更低温度具有可无阻地承载电流，且只传导少量的热，因此是非常优秀的电流引线材料，可大幅度地节省致冷量。20世纪后期高温超导电流引线开始大量用于实验室规模小型超导磁体，使得冷却超导磁体液氦零蒸发或传导冷却成为可能。所谓高温超导电流引线由处于低温的高温超导段和连接室温的常导段组成，故也称为二元电流引线，对常导段的冷却是主要致冷功耗。对于大电流气冷引线，此功耗是常规电流引线的1/3。

综上所说，现有的技术背景是：用于可持续电流运行磁体的可拔式电流引线或节冷的高温超导电流引线（但不做成可拔式）。

对于零蒸发电流引线，常规段只能依靠传导冷却，通常由微型制冷机的一级冷头提供。而此制冷量十分有限，特别当医用磁共振磁体的冷屏面积大，还有较大的支撑传导热情况下，大幅度地减小50K温区的热负荷显得极为有意义。本发明常规段可分离高温超导电流引线能大大减小对50K热负荷。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的是针对现有技术所存在的上述问题，特提供一种用于磁共振成像超导磁体的超导电流引线，由固定的高温超导段和可分离的常规导电段组成，用于医学磁共振成像超导磁体的励磁。当超导磁体需励磁或改变电流时两段电流引线连接，连接段用微型制冷机的一级冷头冷却，低于70K温度；由于高温超导段的零电阻和低热导率使液氦损耗很低。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明一种用于磁共振成像超导磁体的超导电流引线，包括设置在恒温器上盖的可分离常导段，上述可分离常导段设置有绝缘密封装置，上述可分离常导段一端插入恒温器内，上述恒温器内设置一过渡段铜件，该过渡段铜件下部插接有超导段，其中，上述过渡段铜件上插接一铜环，上述铜环与过渡段铜件之间设有绝缘层，上述铜环通过螺母紧固在过渡段铜件上，上述过渡段铜件的两端分别设有插孔一及插孔二，上述插入恒温器内的可分离常导段的端部与插孔一间隙配合插接，上述超导段插接在插孔二内。

作为优化，上述绝缘密封装置由环氧套管及密封圈组成，上述环氧套管与可分离常导段配合插接并卡接在上盖上，上述与环氧套管对应的可分离常导段外壁开有环槽，环槽内设有密封圈，上述密封圈与环氧套管密封配合

作为优化，上述绝缘层包括有绝缘套管及氮化铝叠片，上述绝缘套管插设在铜环内圈并与过渡段铜件插接，上述氮化铝叠片分别设置在铜环的上表面及下表面。

作为优化，上述铜环与螺母之间设有平垫圈，该平垫圈与过渡段铜件配合插接，上述平垫圈设置在氮化铝叠片上方。

作为优化，上述超导段由高温超导带和不锈钢支架钎焊而成。

（三）有益效果

高温超导材料具有零电阻和低热导率的双重特性，非常适合用于超导磁体的电流引线，但目前其临界温度在100K(绝对温度)上下。因此，电流引线通常由低温区的高温超导段和较高温区的常规导电段组成，也称为二元电流引线。目前，大量实验室规模的小型超导磁体都采用这种二元电流引线，其过渡段采用微型制冷机的一级冷头冷却，可实现液氦零蒸发或传导冷却的超导磁体系统，无需将二元电流引线做成可分离形式。

可分离高温超导电流引线集可拔电流引线和高温超导电流引线的优点，其主要目的在于减小对微型制冷机一级冷头的热负荷。对于液氦零蒸发磁体，电流引线只能采用传导冷却，据优化设计理论，每kA电流对50K(一级冷头标称温度)的热负荷～45W，当磁体励磁电流为400A时，一对高温超导电流引线的50K热负荷为36W；在零电流时，引线的传导热在18~20W水平。而一台1.5W4.2K GM微型制冷机一级冷头的制冷量只有35W，可见此热负荷占一级冷头制冷量的50%，常导段分离后可大大减轻一级冷头的热负荷。

附图说明

下面结合附图对本发明用于磁共振成像超导磁体的超导电流引线作进一步说明：