[发明专利]一种低温超导磁体

说明书

技术领域

本发明属于超导技术领域，尤其涉及一种低温超导磁体。

背景技术

低温超导磁体系统可提供高稳定度、高均匀度、高场强的磁场，是高性能MRI(高性能医疗用核磁共振成像仪)等相关装置的首选磁体系统。低温超导磁体的超导线绕组通常需要温度很低的工作环境。通常，该低温工作环境采用一个内充低温液体(通常为液态氦)的容器提供，超导线绕组浸泡在其中。由于低温液体尤其是液氦价格昂贵，为了减少低温液体汽化、蒸发导致的损耗，通常使用制冷机进行冷却。

用于上述用途的一些类型的制冷机，例如GM型制冷机，在其回热器中含有磁性材料。在制冷机工作时，该磁性材料做往复运动，从而产生频率为1-1.2Hz的甚低频电磁干扰。这种电磁干扰作用于磁体系统的工作磁场，结果将导致工作磁场的均匀性和稳定性降低，对于MRI磁体系统而言，将降低MRI系统的成像质量。

目前，为了屏蔽上面提到的甚低频电磁干扰，一般采取屏蔽结构或屏蔽装置。现有技术中的屏蔽机构要么屏蔽效果差，要么屏蔽结构涉及复杂，使用成本高。

其中，MRI磁体漏热也是现有技术中主要存在的问题，一般采用真空杜瓦包裹超导线圈以减少漏热，杜瓦为多层杜瓦层包裹液氦的结构，最内层的杜瓦包裹浸于液氦中的超导线圈，温度较低，约为4.2K，杜瓦最外层裸露于空气中，温度为常温，在内、外杜瓦层之间开设置有一层冷屏，冷屏根据具体设计可以控制到40K，也可以根据不同的设计控制为50K或60K。杜瓦的内外各层间温差较大，必然存在磁体漏热的情况。杜瓦内部具有一些必要的连接各层杜瓦的层间连接件，由于各层间具有温度差，层间连接件上存在温度梯度，使得热量通过层间连接件向低温杜瓦层传导，增加其热负载。如果磁体的漏热量较大，就需要提高制冷功率或被动的通过液氦挥发来保证超导线圈的低温运行环境，这两种情况都会使设备的运行及维护成本升高。

因此，如何改变各层杜瓦之间的层间连接件的温度梯度，减少漏热量，降低所需制冷功率和液氦挥发率，以便降低设备的运行及维护的成本，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种低温超导磁体，既能够实现超导磁体工作环境的温度，又能够减少超导磁体的漏热，提高了使用质量，降低了使用成本。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种低温超导磁体，包括内充液氦的杜瓦容器、位于杜瓦容器内的超导绕组和至少部分位于杜瓦容器中的具有磁性材料的制冷机，所述杜瓦容器包括内壳体、设置在内壳体外部的外壳体以及设置在内壳体和外壳体之间的冷屏，所述制冷机部分地设置在外壳体与内壳体之间，其特征在于，还包括围绕制冷机中磁性材料运动区域设置的磁屏蔽罩，所述磁屏蔽罩至少具有中间存在间隙的两层屏蔽体。

优选地，所述杜瓦容器还包括用于连接内壳体和外壳体的多个连接件。

优选地，所述杜瓦容器还包括连接冷屏和每个连接件的导冷带。

优选地，所述导冷带连接到连接件的温度节点上。

优选地，所述导冷带通过设置在导冷带两端的导冷鼻分别固定在冷屏和连接件的温度节点上。

优选地，所述制冷机的第一冷却级与冷屏接触，第二冷却级连接于杜瓦容器内壳体上的冷凝器。

优选地，磁屏蔽罩的屏蔽体采用导电性材料或导磁性材料制成。

优选地，相邻的两层屏蔽体之间由绝缘材料制成的支撑件连接。

优选地，屏蔽体通过由导热性良好的绝缘材料制成的固定件固定到杜瓦容器的内壳体上并热连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)该低温超导磁体的磁屏蔽罩采用多层屏蔽结构，能够有效地降低制冷机内的磁性材料对超导磁体的干扰；

2)该低温超导磁体的杜瓦容器具有连接冷屏与连接件的导冷带，所述导冷带能够降低连接件的温度梯度，减少冷屏向内壳体漏热，进而降低了制冷机的负载，降低了使用成本。

附图说明

图1是根据本发明的一个优选实施例的整体结构图

图2是根据本发明的一个优选实施例的屏蔽装置的放大图

图3是根据本发明的一个优选实施例的连接件和导冷带的放大图

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。