[发明专利]超导磁体组件以及超导磁体的励磁方法、降磁方法

说明书

本发明提供了一种磁共振超导磁体组件，包括：超导磁体线圈，超导开关装置，励磁电源，所述超导磁体线圈，超导开关装置以及励磁电源三者并联连接。本发明的磁共振超导磁体组件提供了超导开关在关闭的工作模式(超导态)和打开的工作模式(电阻态)之间切换的一种全新方法，通过这种方法,无需在超导开关上装置加热器装置，也可以实现便捷的工作模式切换，同时节省了传统超导开关在励磁时加热器发热功率所带来的液氦损耗。

技术领域

本发明涉及磁共振成像领域，尤其涉及一种超导磁体组件以及超导磁体的励磁方法、降磁方法。

背景技术

现有技术中,磁共振设备中大部分使用了超导磁体系统。由于长期运行的需要，这种超导磁体系统往往被设计成能够进行闭环模式的运行，也就是让超导电流在位于液氦罐内部的环路中，以极小的衰减率持续长期流动。

为了实现闭环运行，超导磁体线圈的正负极和励磁电源之间，需要并联接入超导开关的支路。励磁前，给紧贴或者包含于超导开关的加热器两端施加电压，加热其附近的超导开关的超导线，从而使超导开关由关闭的工作模式(超导态)进入到打开的工作模式(电阻态)；随即，通过励磁电源逐渐爬升输出电流。由于超导开关的支路处于电阻态，绝大部分电流都会进入到超导磁体线圈所在的支路，由此达到向超导磁体线圈励磁的目的；待磁体线圈内的电流达到预设值后，停止励磁电源输出电流的爬升，撤去施加在超导开关加热器两端的电压。外界加热消失后，随着温度的下降，超导开关会由打开的工作模式(电阻态)进入到关闭的工作模式(超导态)。此时，通过励磁电源逐渐降低输出电流。由于超导开关支路处于超导态和超导开关通常只具有微小电感的特性，随着励磁电源输出电流的减少，超导开关上的电流会逐渐增加，而具有较大电感的超导磁体线圈上流动的电流基本不变化；当励磁电源输出电流降为零时，超导开关和超导磁体线圈上拥有同样的电流，形成了一个电流闭环。此时可以将励磁电源和超导磁体正负极之间的连接断开。可以看到，进入了闭环运行后，超导磁体可以维持一种近似零能耗的长期持续运行。而实现闭环模式运行的一个重要组成部分就是超导开关在关闭(超导态)和打开(电阻态)两种工作模式之间的切换。在传统和已知的技术中，这个状态切换大多是由开关加热器来实现的。同时也存在一些特殊的技术，通过施加外部磁场或者外部应力，来实现超导开关的打开和关闭状态之间的切换。

传统的使用加热器的超导开关具有如下的缺点：1.需要在开关的结构内部引入加热器的材料，由于不同的材质在低温下引入额外应力；2.加热器本身的成本不低，也增加了工艺的复杂性；3.励磁或者降场时，加热器的工作时间长，额外消耗的液氦很可观；4.加热器和磁体外部的连接线，本身的热输入就会对磁体的低温保持器带来负载，减小磁体的再冷凝余量。

因此，如果有一种技术能够去除超导开关加热器，会在制造工艺、成本、液氦消耗、磁体再冷凝余量上都带来显著的好处。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种磁共振超导磁体组件，包括：

超导磁体线圈，超导开关装置，励磁电源，所述超导磁体线圈包括数个串联在一起的线圈单元，所述超导磁体线圈、超导开关装置并联后连接到励磁电源，其特征在于：所述励磁电源可被控制并输出一个快速爬升、回落的脉冲电流，使超导开关处于电阻态工作模式。

优选地，还包括保护二极管装置，所述保护二极管装置与所述超导开关装置并联连接。

优选地，所述保护二极管装置包括两个反向并联的二极管。

优选地，所述超导开关装置包括两个并联的超导开关。

优选地，还包括两个反向并联的二极管，且所述二极管与超导开关并联连接。

本发明提供了一种超导磁体的励磁方法，，所述超导磁体组件包括超导磁体线圈，超导开关装置，励磁电源，所述方法包括步骤：

步骤1：控制所述励磁电源输出一个快速爬升、回落的脉冲电流，所述脉冲电流使所述超导开关装置处于电阻态工作模式；