[发明专利]具有弹簧弹性的、导热的连接元件的低温恒温器组件

说明书

一种具有外部容器的低温恒温器组件，在外部容器中布置具有待冷却的超导磁体线圈系统和第一低温恒温流体的线圈罐和具有第二低温恒温流体的储备罐，至少在所述磁体线圈系统的运行状态中，第一低温恒温流体的温度在第二低温恒温流体的温度之下，所述线圈罐借助于至少一个第一悬挂元件并且所述储备罐借助于至少一个第二悬挂元件机械刚性地固定在所述外部容器上，所述储备罐与盖元件热连接，所述盖元件导热地以及机械刚性地与管元件连接并且通过至少一个耦联元件导热地以及机械刚性地与第一悬挂元件连接，其特征在于，所述盖元件机械地通过弹簧弹性的导热的连接元件与储备罐连接，所述连接元件不仅与盖元件而且与储备罐热接触。

技术领域

本发明涉及一种具有外部容器的低温恒温器组件，在外部容器中布置具有待冷却的超导磁体线圈系统以及第一低温恒温流体的线圈罐和具有第二低温恒温流体的储备罐，其中，至少在超导磁体线圈系统的运行状态中，第一低温恒温流体的温度在第二低温恒温流体的温度之下，其中，线圈罐借助于至少一个第一悬挂元件并且储备罐借助于至少一个第二悬挂元件机械刚性地固定在外部容器上，其中，储备罐与盖元件热连接，盖元件导热地以及机械刚性地与管元件连接并且通过至少一个耦联元件导热地以及机械刚性地与第一悬挂元件连接。

背景技术

例如从专利文献EP 0 780 698 B1或US 5,744,959 A(＝参考文献[1])中已经已知这种低温恒温器组件。

本发明总地涉及超导磁体线圈系统的冷却领域，超导磁体线圈系统在运行中必须保持在非常低的(＝低温恒温的)温度上。这种类型的磁体组件例如使用在磁共振的领域中，例如在MRI断层扫描仪或者NMR光谱仪中。通常利用作为第一低温恒温流体的液氦冷却磁体组件。为了该目的，磁体组件安装在利用低温恒温液体运行的低温恒温器中。必须如此优化低温恒温器，使得低温恒温液体的损失尽可能小。为了降低昂贵的氦的消耗，在低温恒温器之内的线圈罐通常被具有沸点更高的第二低温恒温流体(大多液氮)的储备罐包围。

例如在专利文献DE 29 06 060 A1(＝参考文献[3])中描述了低温恒温器由等温的壳层构造成相互嵌套的结构的方案。最内部的壳层包括具有用于冷却超导磁体的液氦的容器(＝“线圈罐”)，另一壳层包含具有液氮的容器(＝“储备罐”)。在最外部的容器之内的空间被抽真空。在参考文献[1]中示出了这种低温恒温器，其包含用于NMR的超导的线圈。

在专利文献DE 42 27 388 C2、EP 0 586 947 B1和US 5,404,726 A(＝参考文献[2])中描述了，线圈罐通常通过薄的钢管(＝“第一悬挂元件”)悬挂在外部容器上。相同的内容适用于储备罐，储备罐通过“第二悬挂元件”被悬挂。通过热传导与储备罐连接的结构包围整个线圈罐并且保护线圈罐不受通过辐射产生的能量输入。该结构包括底部、盖部以及内管。线圈罐和外部容器也分别包括内管，从而总共至少三个内管使室温孔与超导磁体线圈系统分离。

为了减少在运行期间的液氦损失，需要将储备罐热地耦联到第一悬挂元件上。为了该目的，使用以管的形式的接触元件(＝“耦联元件”)，接触元件与第一悬挂元件同心，并且第一悬挂元件与储备罐热连接。

例如当将第二低温恒温流体再次填充到储备罐中时，储备罐刚性地耦联到第一悬挂元件上可导致机械的过定义并进而导致线圈罐的不受控的运动。为了解决该问题，在参考文献[2]中借助于缝槽将以上描述的耦联元件实施成“在机械上软的”。除了耦联元件之外，在储备罐和线圈罐之间不存在导热的连接。因此，在参考文献[2]的实施方案中，线圈罐和储备罐尽可能彼此在机械上解耦。

尤其是，例如在振动时，在这两个结构之间可出现相对运动。如果相对于储备罐同步运动的氮内管(＝“管元件”)在超导磁体的背景场中移动，超导磁体根据伦茨定律在该管中导致涡流，该涡流改变在磁体的中心的磁场并且在NMR谱中导致干扰边带。

可通过选择难以导电的材料抑制在管元件中的涡流。然而，难以导电的材料通常也难以导热，这引起管元件的温度升高并且因此第一低温恒温流体的损失。