[发明专利]一种无液氦动物成像超导磁体

说明书

本发明提供了一种无液氦动物成像超导磁体，包括超导磁体、无液氦低温系统和拉杆。其中超导磁体包括主磁体、屏蔽磁体和4K容器，主线圈绕制在主骨架的外部线槽内形成主磁体，屏蔽线圈绕制在屏蔽骨架的外部线槽内形成屏蔽磁体，4K容器将超导磁体包含在内；无液氦低温系统包括制冷机、制冷机一级冷头、冷屏、制冷机二级冷头、导冷环、导冷带及杜瓦容器，其中制冷机一级冷头与冷屏直连实现一级制冷，制冷机二级冷头与导冷环直连，导冷环与屏蔽线圈和主线圈之间通过导冷带连接，实现超导磁体的二级制冷，杜瓦容器用于形成低温系统真空环境；超导磁体和冷屏通过拉杆悬挂固定在杜瓦容器内部减小系统接触漏热；超导磁体内孔直径尺寸适用于小动物成像。

技术领域

本发明属于超导磁体技术领域，涉及一种无液氦动物成像超导磁体。

背景技术

超导磁体广泛运用于医疗诊断及科学仪器的研制，其中超导MRI设备已成为世界上最受欢迎的临床诊断设备之一，但是超导MRI设备的稳定运营需要保持在低温环境下，传统的制冷方式为液氦制冷，长期使用需要消耗大量的液氦材料，成本较高。

近年来随着新型材料和低温技术的不断发展，制冷机的制冷功率小，可实现4.2K温度下的较小能耗，日常运维成本较低。采用制冷机对超导磁体进行冷却，能够避免使用液氦，一般的超导磁体中，制冷机的二级冷头通过导冷板直接对磁体两端进行直接冷却，但是对于体积稍大的磁体来说，容易造成磁体温度不均的问题，从而影响磁场的均匀度，需要对二级制冷的温度分布进行优化。

CN113035486A公开了一种低温超导磁体的制冷系统。该制冷系统包括冷屏、引线冷却通道、冷屏冷却通道、第一液氦输入口、第一氦气输出口、氦槽、液氦输入管和氦气输出管，冷屏设置在低温超导线圈外，氦槽设置在冷屏和低温超导线圈之间且与二者均不接触，液氦输入管和氦气输出管均与氦槽连接，从第一液氦输入口经液氦输入管向氦槽注入液氦，从氦槽挥发的氦气经氦气输出管从第一氦气输出口输出，引线冷却通道连接在氦气输出管与超导电流引线之间，用于导冷以对超导电流引线进行冷却，冷屏冷却通道连接在氦气输出管与冷屏之间，用于导冷以对冷屏进行冷却。由此，可以有效地减小液氦的挥发，降低低温超导磁体失超的风险。

CN202384127U公开了一种零液氦消耗的超导磁体用低温容器系统，提供一种隔热效果好，能有效提高冷头导冷效果的零液氦消耗的超导磁体用低温容器系统。所述低温容器系统包括设置在内容器顶部的内容器底座、安装在内容器底座上的换热器、套接在内容器底座上的磁屏蔽、包覆在内容器外侧的中间防辐射冷屏、设置在中间防辐射冷屏顶部的铜法兰以及冷头，换热器位于磁屏蔽中，铜法兰位于磁屏蔽的上方，冷头的一端穿过铜法兰在磁屏蔽内与换热器连接，还包括位于磁屏蔽内的下波纹管，下波纹管套接在冷头上，其一端与铜法兰顶接，另一端插接在内容器底座内。

CN102436898A公开了一种实现低温超导磁体的冷却方法的系统，包括充液氮阀、充液氦阀、液氮液面计、液氮阀、中心孔、排氦气阀、真空阀、真空腔、液氮管、充液氦管、排氦气管、液氮存储腔和液氦存储腔；在一个密闭空间内的中心部位设有液氦存储腔，液氦存储腔之外设有液氮存储腔，最外围设有真空腔；密闭空间的上端设有端盖，端盖中心设有中心孔，液氮管和液氮液面计下端连接的高温超导线通过中心孔插入液氦存储腔，液氮管上设有液氮阀；位于液氦存储腔的端盖部位设有充液氦阀和插入液氦存储腔内的充液氦管，以及排氦气阀和插入液氦存储腔内的排氦气管；位于液氮存储腔的端盖部位设有充液氮阀，位于真空腔的端盖部位设有真空阀；所述的液氦存储腔的中部为向液氮存储腔延伸的环形凹槽。

因此，如何提供一种无需消耗液氮，采用制冷机能够提供超导磁体所需低温环境，并且保证磁场温度分布均匀、漏热小，适用于动物成像的磁体，成为目前迫切需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种无液氦动物成像超导磁体，采用制冷机制冷及内部导冷结构提供超导磁体所需低温环境，通过设置导冷环和导冷带，保证超导磁体内温度场均匀，进而保证良好的磁场均匀度。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：