[实用新型]一种用于超导磁体的预冷装置

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及磁共振系统的超导磁体预冷技术，具体涉及用于超导磁体预冷过程中的机械预冷装置。

【背景技术】

磁共振成像主要利用人体内所包含质子在磁场内发生的磁共振现象采集磁共振信号，再通过空间编码获取图像，供医生诊断的技术。由于其彻底摆脱了电离辐射对人体的伤害，可提供成像组织灵活多样的对比度信息，同时对软组织较高的分辨率等突出特点，目前已经成为广泛应用的临床诊断技术。

用于成像的主磁场主要是由铌、钛、铜等材料组成的超导线圈在超导温度下通电流而产生的。理想状态下，磁场一旦建立，只要维持超导线圈的超低温环境，强磁场就长期存在。而建立超导环境的过程首先需要将超导磁体的真空绝热层抽真空，然后将磁体预冷，直至液氦容器腔内温度接近4.2K，最后在磁体液氦容器中灌满液氦，使超导线圈浸泡在液氦中。传统的超导磁体预冷方法主要通过如下过程实现：利用液氮等消耗性的制冷剂，将超导磁体冷却至第一温度(约80K)；将一定量的液氦制冷剂，加入到超导磁体中，将超导磁体冷却到比第一温度低的预定温度(接近4.2K)。上述预冷过程不仅操作复杂，而且在80K-4.2K降温过程会有大量液氦蒸发，极大提高了超导磁体冷却的成本。另一方面，氦是一种稀缺战略资源，且氦资源的输出主要集中在北美和中东地区，随着氦资源的使用量逐年增大和储量逐年减少，近年来国际市场氦资源价格大幅飙升，经常出现供应紧张局面，一些发展中国家甚至经常出现断供，导致磁体成本逐年提高，且受制于氦输出国。由于氦气的战略意义，气量与价格等问题的逐渐凸显，传统预冷方法带来很大的经济损耗，对于规模化生产极为不利。

近年来，采用制冷机冷却的机械预冷方式作为一项新技术逐渐应用于超导磁体的冷却，其主要通过大型制冷机的冷头冷却氦气，然后冷却后的氦气流入磁体与磁体完成热交换，整个冷却过程由循环泵提供动力，以保证较大的流量供应。然而，循环泵在提供动力的同时也产生可观的热负荷(约100W-1000W)，极大的减少制冷机供给到磁体的冷量，从而导致磁体降温速度缓慢，甚至无法达到预定的超导温度。鉴于此，有必要减小超导磁体预冷过程中循环泵引入的热负荷。

【发明内容】

本实用新型所要解决的技术问题是减小超导磁体预冷过程中循环泵引入的热负荷。

为达到上述目的，本实用新型提出一种用于超导磁体的预冷装置，与超导磁体热耦合，包括循环泵、第一类型制冷机和第二类型制冷机，所述超导磁体和所述循环泵之间设置有换热器，所述换热器和所述循环泵通过第一冷却管道连接，且所述换热器通过热耦合带与所述第一类型制冷机热耦合，所述第二类型制冷机和超导磁体通过第二冷却管道连接。

可选地，所述第一类型制冷机、所述换热器分别设置有过渡板，且所述热耦合带的一端连接所述第一类型制冷机的过渡板，另一端连接所述换热器的过渡板。

可选地，所述热耦合带为柔性铜带，且所述柔性铜带通过数层铜片压制得到。

可选地，所述第一类型制冷机为GM制冷机，所述第二类型制冷机为斯特林制冷机，所述超导磁体通过所述第二冷却管道与所述斯特林制冷机的一级冷头热耦合或二级冷头热耦合。

可选地，所述过渡板为铜板，过渡板上设有数个装配孔，在装配孔位置采用软钎焊接的方式实现热耦合带的一端与第一类型制冷机连接，热耦合带另一端与换热器连接。

可选地，所述换热器内部并排设置有若干个铜棒，且所述铜棒沿所述第一冷却管道的径向延伸。

可选地，所述换热器的输出端口位置连接变径管。

可选地，所述超导磁体的两端设置第一旁通路，所述第一旁通路包括设置在所述超导磁体两端的第一低温阀、与所述超导磁体并列设置的第二低温阀。

可选地，还包括可与所述第二冷却管道连通的第二旁通路，所述第二旁通路的一端连接所述超导磁体，另一端连接所述循环泵。

可选地，所述循环泵为由多个氦循环泵并联设置的多级循环泵。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有如下有益效果：换热器通过热耦合带与GM制冷机连接，循环泵工作产生的热量可通过热耦合带传递到GM制冷机，有效减小循环泵产生的热负荷对氦气冷却的影响；GM制冷机和换热器都连接有过渡板，过渡板可作为转换器使用，方便热耦合带与GM制冷机和换热器的连接；换热器内部设置多个并排设置的铜棒，冷却介质可与铜棒充分接触，实现换热器与冷却介质之间充分换热。

【附图说明】

图1为本实用新型一实施例的用于超导磁体的预冷装置结构示意图；