[发明专利]一种智能化磁共振全身成像超导磁体系统

说明书

一种智能化磁共振全身成像超导磁体系统，包括：真空容器，真空容器内的径向内侧空间设有主磁场超导线圈，真空容器内的径向外侧空间设有屏蔽磁场超导线圈，主磁场超导线圈与屏蔽磁场超导线圈之间的空置区域放置热管储气罐；氦储液盒，与储液盒储气罐连通，同时通过氦自激振荡热管连接主磁场超导线圈或屏蔽磁场超导线圈，氦自激振荡热管还连通热管储气罐；制冷机，其通过冷头自动插拔组件固定于真空容器上；所述制冷机的一级冷头与热辐射屏组件紧密接触，所述制冷机的二级冷头与氦储液盒紧密接触。本发明克服了现有超导磁体系统冷却性能不高，制冷机一旦停止工作后漏热过大导致磁体快速失温，以及超导磁体系统的维护复杂可靠性差的问题。

技术领域

本发明涉及一种用于磁共振全身成像领域的超导磁体系统，特别涉及智能化的超导磁共振系统。

背景技术

核磁共振成像(MRI)利用均匀磁场下原子核(如质子)的磁共振现象来对人体内不同组织及器官进行成像，从而实现医学诊断等功能。磁共振成像的信噪比与磁场强度成正比，因此场强越高，磁共振成像的清晰度越好，更有利于医生作出准确的诊断以及实现复杂的成像功能。目前国内外市场主流为1.5T磁共振成像系统，3T甚至更高磁场的成像系统具有更快的发展速度。

早期的永磁型磁共振成像系统磁场强度较低(一般小于0.7T)，已逐渐被淘汰；为了实现高场强磁共振成像，需要使用超导型磁共振成像系统，即使用超导磁体产生磁共振成像所需的强磁场。超导磁体可以产生强磁场，但是需要极低温的工作条件以满足超导体临界温度的要求(对商业磁共振成像超导磁体临界温度一般小于7K)，超过超导体这一临界温度，超导磁体便不能正常工作。

为了产生并维持超导磁体所需的极低温工作条件，传统的方法是将超导磁体浸泡在液氦(一个大气压下的沸点4.2K)制冷剂内，从而将磁体外部环境的热辐射、磁体支撑部件的传导漏热以及及磁体接头电阻等部分的欧姆热从磁体内导走，以维持磁体正常运行所需的极低温条件。然而，在使用液氦浸泡超导磁体过程中，会不断的消耗液氦，从而需要定期为磁体补充液氦，操作过程十分繁琐，需要专业人员维护；此外，液氦是一种稀缺资源，价格十分昂贵，而且其获取受限于国外(主要为美国)，资源安全性无法保障。

为了克服液氦浸泡磁体过程中的液氦损耗，采用制冷机冷凝挥发的液氦并返回到磁体中，该技术得到越来越普遍的应用，尤其对液氦供给困难的地区有较大的需求。然而该技术仍然需要使用大量液氦作为制冷剂，在磁体发生失超以及励磁及退磁过程中仍然会消耗大量液氦。

近十几年来，人们发明了传导冷却技术用于给超导磁体制冷，然而传统的传导冷却技术使用高纯铜作为冷头与磁体间的冷却通道，但由于铜的热导率不够高，这仅能够满足小型超导磁体的冷却需求，对于全身成像的磁共振超导磁体则很难保证磁体各部分达到均匀冷却。为此，如西门子公司提出了采用热虹吸管冷却超导磁体的方法，该方法在超导线圈表面缠绕热虹吸管，利用高热导率及工质自循环的热虹吸技术，将制冷机冷头的冷量不断的传递给超导磁体，从而维持磁体的极低温条件，该方法只使用极少量的液氦作为热虹吸管的工质从而实现为磁体均匀冷却的目的；飞利浦公司也提出了使用管道冷却超导磁体的方法，与其不同的是，飞利浦公司采用了使用额外低温泵驱动管道工质，从而实现工质在磁体与制冷机冷头间的管道内循环流动和冷量传输。然而，对于热虹吸技术，其工质循环的动力源于重力，因此该技术应用受制于制冷机冷头与磁体的相对位置；对于使用低温泵的技术，由于需要额外电力驱动以及低温泵需定期维护，该技术增加系统复杂度，存在一定的可靠性问题。因此，需要发明具有高性能和高可靠性的极低温传热技术用于为全身成像超导磁体系统制冷。