專利名稱：用于超導(dǎo)電磁體系統(tǒng)的電傳導(dǎo)屏蔽的制作方法
用于超導(dǎo)電磁體系統(tǒng)的電傳導(dǎo)屏蔽本發(fā)明涉及磁共振成像(MRI)系統(tǒng)，其使用低溫冷卻超導(dǎo)磁體和有源梯度磁體線圈。特別地，本發(fā)明涉及這種MRI系統(tǒng)，其中通過對低溫致冷器的傳導(dǎo)冷卻來冷卻超導(dǎo)磁體，或者其中使用冷卻循環(huán)系統(tǒng)或者其他低致冷劑體積冷卻系統(tǒng)。然而，本發(fā)明還通?？梢杂杏玫貞?yīng)用于超導(dǎo)磁體，其通過部分沉浸在致冷劑浴中進行冷卻。圖I示出了穿過適于通過應(yīng)用本發(fā)明進行改進的MRI系統(tǒng)中的圓柱形超導(dǎo)磁體的部件的示意性軸向部分橫截面。圖示的結(jié)構(gòu)基本上繞軸A-A旋轉(zhuǎn)地對稱。環(huán)形超導(dǎo)線圈10 通過外殼層(crust layer) 14熱附著到冷卻環(huán)管道12。每個冷卻環(huán)管道14包括被布置為以循環(huán)方式將液體和/或氣體致冷劑運送到低溫致冷器的孔16，由此將線圈10維持在它們的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度以下的操作溫度上。在該示例中，循環(huán)致冷劑是氦。提供機械保持結(jié)構(gòu)18 以支撐磁體。如所示的，這典型地還通過冷卻環(huán)管道進行冷卻。超導(dǎo)磁體和其他冷卻部件被裝入外部真空室(0VC)20 (其僅部分地在圖中呈現(xiàn))內(nèi)。OVC和熱輻射屏蔽連同未示出的相關(guān)聯(lián)的部件構(gòu)成了用于將磁體保持在低溫溫度上的低溫保持器。OVC處于環(huán)境溫度，并且可以在磁體和OVC之間提供一個或兩個熱輻射屏蔽22、 24，以在來自O(shè)VC的熱輻射達(dá)到磁體之前攔截它們。在圖示的示例中，提供了兩個熱輻射屏蔽。外部熱輻射屏蔽24被冷卻到例如約77K的溫度。這可以通過使?fàn)奚旱吕鋭┓序v來進行冷卻，或者通過操作機械致冷器而實現(xiàn)的。典型地在約300K的溫度上的來自O(shè)VC的熱輻射由該外部熱輻射屏蔽攔截并且通過外部熱輻射屏蔽的冷卻而從系統(tǒng)去除。內(nèi)部熱輻射屏蔽22由冷卻環(huán)管12冷卻到約4K。在圖示的布置中，這是通過從內(nèi)部熱輻射屏蔽穿過屏蔽支撐結(jié)構(gòu)26和機械保持結(jié)構(gòu)18的熱傳導(dǎo)來實現(xiàn)的。由于磁體自身是圓柱形的，因此與軸A-A對準(zhǔn)的圓柱形孔30延伸穿過磁體系統(tǒng), 并且允許要求專利權(quán)的入口成像。典型地，成像區(qū)域呈現(xiàn)在孔的軸向中點處，基本上是球形的并且具有約40至50cm的直徑。在OVC 20的孔內(nèi)，定位梯度線圈組件32。如公知的，這種梯度線圈組件在成像區(qū)域的正交方向上提供振蕩磁場，如形成MRI圖像所需的那樣。這些振蕩場典型地在從I Hz 至4 kHz的頻率上操作。在操作中，梯度線圈組件的振蕩磁場不僅延伸到成像區(qū)域，而且來自梯度線圈組件的雜散磁場到達(dá)OVC。梯度線圈32的時變雜散磁場將在熱輻射屏蔽22、24中以及在磁體系統(tǒng)的超導(dǎo)線圈10中感應(yīng)可感知的歐姆加熱效應(yīng)。典型地，來自梯度線圈組件的雜散時變磁場將直接地或間接地在低溫保持器的金屬部分中，特別在OVC 20的金屬孔管和熱屏蔽22、24中感應(yīng)渦電流。如果OVC的結(jié)構(gòu)是金屬的，則其將提供對超導(dǎo)線圈和熱輻射屏蔽22、24的屏蔽，抵御來自梯度線圈組件32的雜散磁場。然而，由于磁體線圈10產(chǎn)生的靜態(tài)背景磁場，由來自梯度線圈的時變磁場在OVC 的材料中感應(yīng)的渦電流產(chǎn)生了洛倫茲力，導(dǎo)致了 OVC的機械振動。這些在磁體線圈10的靜態(tài)磁場中發(fā)生的振動將順次在OVC的材料中生成渦電流，這順次產(chǎn)生了次級雜散場。這些次級雜散場可能比梯度線圈產(chǎn)生的原始雜散場大得多。當(dāng)OVC孔管的共振振動模式被激勵時，OVC的機械振動將特別強。相似地，可以生成第三級(tertiary)和另外的雜散場，有效地經(jīng)過熱輻射屏蔽22、24與超導(dǎo)線圈直接交互。如果OVC 20的孔管和熱屏蔽22、24的共振振動模式和頻率接近到一起，如目前的磁體系統(tǒng)中常見的，則孔管的行為如同緊密耦合的振蕩器的鏈，并且共振頻帶將出現(xiàn)。如上文討論的來自從機械振動的傳導(dǎo)表面感應(yīng)的時變磁場的在超導(dǎo)磁體線圈中感應(yīng)的渦電流構(gòu)成了冷卻系統(tǒng)上的熱負(fù)載。該過度的熱負(fù)載可能導(dǎo)致線圈溫度上升，這可能導(dǎo)致超導(dǎo)線圈中的猝熄(quench)。即使對于通過部分沉浸在致冷劑中進行冷卻的磁體，熱負(fù)載將引起致冷劑消耗的增加和/或低溫致冷器消耗的功率的增加。本發(fā)明的目的在于減小時變磁場向用在MRI成像中的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的磁體線圈 10和低溫冷卻結(jié)構(gòu)18、26、22的這種傳播。本發(fā)明通過在磁體的孔中提供額外的電傳導(dǎo)屏蔽來解決該問題并且因此減小了在系統(tǒng)的其他部分中的功率耗散。US7514928和US6707302描述了通過金屬管減小梯度感應(yīng)的加熱效應(yīng)，但是并未詳述約束或者部分約束該管的優(yōu)點或其他方面。盡管先前已嘗試為此目的提供額外的屏蔽，但是這些額外的管已機械剛性地附著到OVC和熱輻射屏蔽。本發(fā)明提供了一種電傳導(dǎo)屏蔽管，其通過確保管未被約束而從梯度線圈和OVC機械解耦，如所附權(quán)利要求中限定的那樣。根據(jù)通過非限制性示例結(jié)合附圖
給出的本發(fā)明的某些實施例的下面描述，本發(fā)明的以上以及另外的目標(biāo)、特性和優(yōu)點將變得更加明顯，在附圖中
圖I示出了穿過適于通過應(yīng)用本發(fā)明進行改進的MRI系統(tǒng)中的圓柱形超導(dǎo)磁體的部件的示意性軸向部分橫截面；
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例改進的圖I的MRI系統(tǒng)的示意性軸向部分橫截面；
圖3示出了圖2的部分III的放大；
圖4示出了作為激勵頻率的函數(shù)的、z梯度線圈的激勵引起的低溫冷卻部件中的熱耗散的示例；
圖5示出了具有回波平面成像(EPI)信號的磁體線圈10中耗散的歸一化功率的實驗數(shù)據(jù)；以及
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例改進的圖I的MRI系統(tǒng)的示意性軸向部分橫截面。根據(jù)本發(fā)明，在內(nèi)部熱屏蔽22和超導(dǎo)線圈10中耗散的總功率響應(yīng)于包括由相對高傳導(dǎo)金屬制成的管而降低。該管例如通過安裝在彈性底座上而非剛性機械底座上而在某種程度上免于機械振動。根據(jù)本發(fā)明，圖2中示出了其實施例，在磁體線圈10和梯度線圈組件32之間提供了傳導(dǎo)屏蔽34，在該情況下其具有圓柱形管的形式。在圖示的示例中，傳導(dǎo)屏蔽34位于梯度線圈組件32和OVC 20的孔管之間。在下文討論的其他實施例中，本發(fā)明的傳導(dǎo)屏蔽可以被定位在其他位置中。在優(yōu)選實施例中，傳導(dǎo)屏蔽34是銅管。可以使用其他電傳導(dǎo)材料。銅是合適的材料，因為其具有極高的電導(dǎo)率以及高密度，這趨于阻尼機械振蕩。銅管較之由鋁或不銹鋼制造的具有相似尺寸的管具有極為不同的機械共振頻率，其中鋁或不銹鋼是常用于OVC的孔管和熱輻射屏蔽的材料。這減小了本發(fā)明的傳導(dǎo)屏蔽用作與OVC的孔管和熱輻射屏蔽的耦合共振器的趨勢。在特別優(yōu)選的實施例中，傳導(dǎo)屏蔽是具有2 mm或更大的材料厚度的銅管。根據(jù)本發(fā)明的特征，傳導(dǎo)屏蔽34彈性地安裝在適當(dāng)位置，而非機械剛性地安裝。 如圖2的示例中所示,這可以通過將由順從(compliant)材料和彈性材料制成的襯墊36 插入在傳導(dǎo)屏蔽34和OVC 20之間以及在傳導(dǎo)屏蔽34和梯度線圈32之間來實現(xiàn)，順從材料和彈性材料諸如多孔聚氨酯彈性體的范圍，其在商標(biāo)SYL0MER 下銷售并且可獲得自A. Proctor Group Ltd. (www.proctorgroup.com)。在 SYL0MER 范圍內(nèi)，可以發(fā)現(xiàn) SYLOMER Pink和SYLOMER LT是特別適用的。圖3示出了圖2的部分III的放大。彈性襯墊36提供了用于傳導(dǎo)屏蔽34的機械彈性的、阻尼的安裝結(jié)構(gòu)。在該圖示的實施例中，傳導(dǎo)屏蔽34僅經(jīng)由彈性襯墊36進行與OVC 20和梯度線圈組件32的接觸并且可以被視為機械無約束的。在傳統(tǒng)的、約束的布置的情況下，傳導(dǎo)屏蔽 34將通過膠水或樹脂在適當(dāng)?shù)奈恢脛傂缘貦C械固定到OVC 20和/或梯度線圈組件32。根據(jù)本發(fā)明的特征，孔管中的傳導(dǎo)屏蔽34至少在機械弱耦合到OVC孔管24的意義上是無約束的。傳導(dǎo)屏蔽據(jù)此具有相對于梯度線圈組件32和OVC 24的、相對自由的移動范圍。針對傳導(dǎo)屏蔽的各種配置執(zhí)行如下實驗，測量包括線圈10、內(nèi)部熱屏蔽22的孔管、屏蔽支撐結(jié)構(gòu)26和機械保持結(jié)構(gòu)18的低溫冷卻部件中的熱耗散，該熱耗散作為激勵頻率的函數(shù)，由使用128A峰-峰電流激勵z梯度線圈而引起。圖4中示出了這些仿真的結(jié)果的顯著部分。實驗采用諸如圖2中所示的結(jié)構(gòu)，但是這里并未討論各種尺寸和密度的細(xì)節(jié)， 因為其與本發(fā)明無關(guān)。除了提供傳導(dǎo)屏蔽34及其安裝結(jié)構(gòu)之外，該磁體系統(tǒng)具有傳統(tǒng)構(gòu)造。在100至5000 Hz的頻率范圍上針對z梯度激勵執(zhí)行仿真，但是仿真系統(tǒng)的低溫冷卻部分中的顯著功率耗散僅在圖示的3000至4800 Hz的頻率范圍中發(fā)生。這些仿真是針對具有典型的圓柱形MRI掃描儀的直徑的一半的系統(tǒng)執(zhí)行的。在這里引證的頻率的一半處在典型的臨床MRI掃描儀中將出現(xiàn)相似的效果，因為該效果由機械共振頻率確定，該機械共振頻率與系統(tǒng)直徑成反比。圖4中所示的仿真功率耗散曲線表示如下情形
41-沒有銅-表示圖I的布置的仿真，其中未提供傳導(dǎo)屏蔽，作為用于比較傳導(dǎo)屏蔽的各種配置的屏蔽效果的參考；
42-銅約束-表示并非根據(jù)本發(fā)明的布置，其中提供了銅傳導(dǎo)屏蔽34，其機械接合到 OVC孔管24 ；
43-銅無約束-表示自由移動的銅傳導(dǎo)屏蔽34，如同處于零重力狀態(tài)。顯然，這是理論仿真，因為任何實際布置將需要針對重力支撐傳導(dǎo)屏蔽并且將其限制在磁體系統(tǒng)的孔內(nèi)的位置中，這將必要地牽涉對傳導(dǎo)屏蔽的移動的某種程度的約束；
44-銅，800mm襯墊變化方案(var) 1_表示第一配置，其中在OVC孔管20和傳導(dǎo)屏蔽 34之間提供諸如泡沫襯墊(諸如SYLOMER Pink的泡沫襯墊)的機械彈性的、阻尼安裝結(jié)構(gòu)， 以針對重力支撐傳導(dǎo)屏蔽并且將其保持在OVC的孔內(nèi)的位置中；以及45-銅，800 mm襯墊變化方案(var) 2-表示第二配置，其中在OVC孔管20和傳導(dǎo)屏蔽 34之間提供諸如泡沫襯墊(諸如SYLOMER Pink的泡沫襯墊)的機械彈性的、阻尼安裝結(jié)構(gòu)， 以針對重力支撐傳導(dǎo)屏蔽并且將其保持在OVC的孔內(nèi)的位置中。第一配置44和第二配置45的差異在于所使用的襯墊的阻尼常數(shù)。如可從圖4中清楚地看到的，較之41處所示的無屏蔽情況，即使是曲線42表示的傳統(tǒng)的約束傳導(dǎo)屏蔽也提供了低溫冷卻部件中耗散的功率的相當(dāng)多減少。然而，如圖4中的曲線43表示的無約束傳導(dǎo)屏蔽提供了低溫冷卻部件中耗散的功率的更大的減少。如上文提到的，提供真正無約束的傳導(dǎo)屏蔽是不實際期望的。曲線44和45示出了本發(fā)明的可能的實際實現(xiàn)方案的示例，其表示由彈性阻尼安裝結(jié)構(gòu)的示例保持的傳導(dǎo)屏蔽。令人驚訝地，發(fā)明人通過仿真示出，較之曲線43表示的理論上的、無約束的傳導(dǎo)管，對于由彈性阻尼安裝結(jié)構(gòu)保持的這些傳導(dǎo)屏蔽，低溫冷卻部件中耗散的功率的減小甚至是更大的。圖5示出了具有回波平面成像(EPI)信號的磁體線圈10中耗散的歸一化功率的實驗數(shù)據(jù)，該信號自身在下文中更詳細(xì)地討論，其通過O至5000 Hz的頻率范圍歸一化到最大峰-峰場，其中幅度獨立于頻率。出于該實驗的目的，使用諸如圖I和2中所示的圓柱形磁體結(jié)構(gòu)，但是OVC 20的孔管和熱輻射屏蔽22、24由諸如玻璃強化塑料GRP的電磁透明材料制成。在該布置中(其不代表實際的提議)，不存在梯度線圈組件和超導(dǎo)線圈之間的傳導(dǎo)層意味著在磁線圈中耗散大功率，如圖5中的曲線51所示。如果該系統(tǒng)在最大電流上操作， 則磁體將在約230Hz以上的所有頻率處猝熄。圖5中的曲線52示出了對于剛描述的結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)線圈中的功率耗散的相應(yīng)數(shù)據(jù)，但是其中已經(jīng)添加了根據(jù)本發(fā)明的銅無約束傳導(dǎo)屏蔽。如圖5中所示，添加本發(fā)明的傳導(dǎo)屏蔽導(dǎo)致了超導(dǎo)線圈中耗散的功率的顯著減小。在曲線52中示出其結(jié)果的實驗中，本發(fā)明的傳導(dǎo)屏蔽僅為梯度線圈組件和超導(dǎo)線圈之間的電傳導(dǎo)表面，并且超導(dǎo)線圈中耗散的功率的減少可以清楚地歸因于添加本發(fā)明的傳導(dǎo)屏蔽。在實際應(yīng)用中，在梯度線圈組件和超導(dǎo)線圈之間將存在其他傳導(dǎo)層，因此由于添加傳導(dǎo)屏蔽引起的耗散功率的減少將不具有如此深刻的效果。所提出的無約束或者彈性安裝的傳導(dǎo)屏蔽的可能的缺點是，由于傳導(dǎo)屏蔽的機械振動，可能增加聲學(xué)噪聲。由于所需的成像速度，需要梯度線圈的磁場在可聽范圍內(nèi)的頻率上振蕩，并且本發(fā)明需要傳導(dǎo)屏蔽能夠振蕩。因此，通過嘗試抑制傳導(dǎo)屏蔽的機械振動來嘗試減輕添加的聲學(xué)噪聲的問題是不適當(dāng)?shù)?。然而，在本發(fā)明的某些實施例中，可以使用如下減輕措施
傳導(dǎo)屏蔽34和OVC孔管20之間的間隙以及梯度線圈組件32和傳導(dǎo)屏蔽34之間的間隙可以在其軸向末端處通過諸如O形環(huán)密封的順從密封或者氣動或液壓氣動密封進行密封，其中氣動或液壓氣動密封是可膨脹的環(huán)形腔，其被定位在待密封的間隙中，并且利用空氣或水(或者如適當(dāng)?shù)钠渌黧w)而使其膨脹以形成密封。傳導(dǎo)屏蔽34和OVC孔管20之間的間隙以及梯度線圈組件32和傳導(dǎo)屏蔽34之間的間隙可以在其軸向末端處通過諸如從Akzo Nobel N. V.可得到的Silcoset 密封劑的軟的順從材料進行密封。
在這些變型的任一個中，可以在密封間隙之前將其抽空以減小聲學(xué)噪聲在間隙內(nèi)的傳送。在更極端的變型中，傳導(dǎo)屏蔽34和OVC孔管20之間的間隙以及梯度線圈組件32 和傳導(dǎo)屏蔽34之間的間隙的整體可以填充有諸如從Akzo Nobel N. V.可得到的Silcoset 密封劑的軟的順從材料。在減少來自傳導(dǎo)屏蔽的聲學(xué)噪聲的傳送的另一方法中并且根據(jù)本發(fā)明的不同實施例，傳導(dǎo)屏蔽34被定位在OVC內(nèi)，徑向地處于圖I和2中在20處示出的OVC孔管的外部。圖6圖示了這樣的實施例。為了將傳導(dǎo)屏蔽34容納在OVC內(nèi)，減小OVC孔管的直徑。傳導(dǎo)屏蔽被安裝在傳導(dǎo)屏蔽和OVC孔管之間的；而非傳導(dǎo)屏蔽和熱輻射屏蔽24之間的間隙中的柔性彈性安裝塊36上。在該實施例中，傳導(dǎo)屏蔽在OVC 20孔管和熱屏蔽24孔管之間的真空空間內(nèi)振蕩，并且不能在MRI系統(tǒng)的孔內(nèi)生成顯著聲學(xué)噪聲。表I示出了當(dāng)特定的振蕩電流被施加到示例z梯度線圈時，用于研究根據(jù)本發(fā)明的傳導(dǎo)屏蔽的效果所執(zhí)行的實驗的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)的概要。表I表示施加到z梯度線圈的回波平面成像(EPI)信號的實驗。該信號包括零電流時段和特定電流時段的重復(fù)循環(huán)(在該示例中，電流大約為最大電流的10%)，該電流在兩個電流值之間在特定的上升時間(RT)上遵循線性斜變(linear ramp)。在表I的上部分中，該線性斜變以I μ s的上升時間(RT)操作，而表I的下部分表示以100 μ s的上升時間 (RT)操作的相似信號的結(jié)果。提供了表示本發(fā)明的實施例的數(shù)據(jù)，其中如上文關(guān)于圖2描述的，以銅管(CT)的形式提供傳導(dǎo)屏蔽。出于比較的目的，還提供了用于如上文關(guān)于圖I描述的未設(shè)置傳導(dǎo)屏蔽的相似磁體系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。針對施加到ζ梯度線圈的EPI信號的如下頻率范圍提供數(shù)據(jù)lkHz、l. 33kHz和 4kHz。在每種情況下，提供了表示內(nèi)部熱屏蔽22的溫度變化(AT(K))和內(nèi)部熱屏蔽22 內(nèi)耗散的功率(P(mW))的數(shù)據(jù)。以粗體和下劃線示出了對于耗散功率的兩個條目。在這些情況下，仿真的超導(dǎo)線圈作為耗散熱的結(jié)果而猝熄。標(biāo)題為“k”的列指示通過添加本發(fā)明的傳導(dǎo)屏蔽而減少內(nèi)部熱屏蔽中的耗散功率的因子。如可以看到的，在實驗中指示了耗散功率以高達(dá)17. 8的因子k而減少，并且在沒有傳導(dǎo)屏蔽(CT)的情況下發(fā)生的猝熄事件在存在傳導(dǎo)屏蔽(CT)的情況下未發(fā)生。相反，僅觀察到O. 291至I. 775K的適度的溫度上升。表I中的結(jié)果表明，當(dāng)包括根據(jù)本發(fā)明的傳導(dǎo)屏蔽時，在所有條件下，內(nèi)部屏蔽22 中耗散的功率顯著減少，并且最后所得到的溫度上升。因此，本發(fā)明提供了對諸如MRI成像系統(tǒng)中使用的那些超導(dǎo)電磁體系統(tǒng)的超導(dǎo)電磁體系統(tǒng)的修改，該修改包括在低溫冷卻設(shè)備和梯度線圈組件之間添加傳導(dǎo)屏蔽，其中該傳導(dǎo)屏蔽通過安裝在彈性阻尼安裝結(jié)構(gòu)上而是無約束的或者弱約束的。傳導(dǎo)屏蔽可以徑向被定位在OVC 20的孔管內(nèi)部，被定位在OVC孔管和梯度線圈組件之間，或者徑向被定位在 OVC 20的孔管外部，被定位在OVC內(nèi)以及被定位在OVC的孔管和低溫冷卻設(shè)備之間。所提出的傳導(dǎo)屏蔽34包括具有高電導(dǎo)率的材料的完整的圓柱體，其安裝在磁體的孔或OVC中，使得傳導(dǎo)屏蔽不會強地機械耦合到OVC或梯度線圈并且被視為無約束的，即在特定范圍內(nèi)自由移動。本發(fā)明提出了使用彈性阻尼底座，其可用于提供傳導(dǎo)屏蔽和磁體系統(tǒng)的剩余部分之間的最小機械接觸，允許傳導(dǎo)屏蔽的相對自由的振蕩，同時允許減弱(damp-out)機械耦
口 ο包括這種傳導(dǎo)屏蔽提供了更高效的熱屏蔽并且減少了由于梯度線圈感應(yīng)加熱引起的到達(dá)MRI系統(tǒng)的溫度敏感的低溫冷卻部分的熱負(fù)載。本發(fā)明特別關(guān)注于“干式”接觸冷卻磁體-在沒有液體致冷劑的情況下冷卻的那些磁體-以及通過少量的致冷劑庫存(inventory)進行冷卻的那些磁體,諸如使用參照圖 I和2描述的閉環(huán)冷卻系統(tǒng)進行冷卻。這是因為這些系統(tǒng)較之其中超導(dǎo)線圈部分地沉浸在液體致冷劑浴中的較傳統(tǒng)布置，對熱負(fù)載更加敏感，因為液體致冷劑浴確保線圈大約保持在致冷劑的沸點。在這些浴冷卻的磁體中使用本發(fā)明的傳導(dǎo)屏蔽仍提供了減少的致冷器功耗和/或減少的致冷劑消耗的優(yōu)點。盡管參照有限數(shù)目的實施例描述了本發(fā)明，但是許多變化方案和修改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是明顯的。例如，盡管參照定位在圓柱形超導(dǎo)磁體的孔內(nèi)的圓柱形傳導(dǎo)屏蔽描述了本發(fā)明，但是其可應(yīng)用于其他幾何結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)磁體，諸如“開放”磁體、“C形”磁體等等。 本發(fā)明適用于其中在低溫冷卻超導(dǎo)磁體附近提供振蕩磁場源的所有布置。以上描述的特定實施例包括被實施為銅管的電傳導(dǎo)屏蔽。在本申請中銅被視為有用的材料，因為其具有高電導(dǎo)率、用于抵制機械振蕩的高質(zhì)量密度以及與不銹鋼或鋁(0VC 以及熱輻射屏蔽的構(gòu)造中常用的材料)的共振頻率極為不同的機械共振頻率。然而，本發(fā)明的傳導(dǎo)屏蔽可以由諸如鋁的其他材料構(gòu)造，或者由包括金屬和塑料的復(fù)合材料構(gòu)造，只要可以保證適當(dāng)?shù)碾妼?dǎo)率和機械彈性。
權(quán)利要求
1.一種超導(dǎo)電磁體系統(tǒng),包括-低溫冷卻磁體線圈(10)，布置為在成像區(qū)域中提供靜態(tài)磁場；-梯度線圈組件(32)，布置為在所述成像區(qū)域內(nèi)提供振蕩磁場；以及 -電傳導(dǎo)屏蔽(34)，其被定位在所述低溫冷卻磁體線圈和所述梯度線圈組件之間，其中所述低溫冷卻磁體線圈位于外部真空室(OVC) (20)內(nèi)，并且所述電傳導(dǎo)屏蔽被定位在所述OVC外部，在所述OVC的表面和所述梯度線圈組件之間，其特征在于所述傳導(dǎo)屏蔽被支撐在所述傳導(dǎo)屏蔽和所述梯度線圈組件(32)之間；以及在所述傳導(dǎo)屏蔽和所述OVC的孔管(20)之間的彈性阻尼底座(36)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述彈性阻尼底座包括定位在所述電傳導(dǎo)屏蔽的表面和系統(tǒng)的相鄰部件的表面之間的彈性體塊。
3.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，進一步包括定位在所述低溫冷卻磁體線圈和所述OVC之間的第一熱輻射屏蔽(22 ;24)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述第一熱輻射屏蔽(22)與所述低溫冷卻磁體線圈熱傳導(dǎo)接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中提供第二熱輻射屏蔽(24)，其被定位在所述第一熱輻射屏蔽和所述OVC之間。
6.—種超導(dǎo)電磁體系統(tǒng),包括-低溫冷卻磁體線圈(10)，布置為在成像區(qū)域中提供靜態(tài)磁場；-梯度線圈組件(32)，布置為在所述成像區(qū)域內(nèi)提供振蕩磁場；以及 -電傳導(dǎo)屏蔽(34)，其被定位在所述低溫冷卻磁體線圈和所述梯度線圈組件之間，其中所述低溫冷卻磁體線圈位于外部真空室(OVC)內(nèi)，并且所述電傳導(dǎo)屏蔽被定位在所述OVC內(nèi)部，在所述OVC的表面和所述低溫冷卻磁體線圈之間，其特征在于所述傳導(dǎo)屏蔽被支撐在所述傳導(dǎo)屏蔽和所述OVC孔管(20)之間的彈性阻尼底座(36)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述彈性阻尼底座包括定位在所述電傳導(dǎo)屏蔽的表面和系統(tǒng)的相鄰部件的表面之間的彈性體塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的系統(tǒng)，進一步包括定位在所述低溫冷卻磁體線圈和所述電傳導(dǎo)屏蔽之間的第一熱輻射屏蔽(22 ;24)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述第一熱輻射屏蔽(22)與所述低溫冷卻磁體線圈熱傳導(dǎo)接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中提供第二熱輻射屏蔽(24)，其被定位在所述第一熱輻射屏蔽和所述電傳導(dǎo)屏蔽之間。
11.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中每個所述低溫冷卻磁體線圈是環(huán)形的，并且被軸向?qū)?zhǔn)；并且所述梯度線圈組件和所述電傳導(dǎo)屏蔽是圓柱形的，并且二者位于所述低溫冷卻磁體線圈的孔內(nèi)。
12.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述低溫冷卻磁體線圈通過到低溫致冷器的熱傳導(dǎo)進行冷卻。
13.根據(jù)權(quán)利要求I至11中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述低溫冷卻磁體線圈通過閉環(huán)冷卻系統(tǒng)進行冷卻，其中致冷劑(16)通過與磁體線圈熱接觸的管道(12)進行循環(huán)。
14.根據(jù)權(quán)利要求I至11中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述低溫冷卻磁體線圈通過部分沉浸在致冷劑浴中進行冷卻。
15.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述電傳導(dǎo)屏蔽由銅形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述電傳導(dǎo)屏蔽和所述OVC之間的間隙由一種或多種彈性密封進行密封。
17.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述電傳導(dǎo)屏蔽和所述梯度線圈組件之間的間隙由一種或多種彈性密封進行密封。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的系統(tǒng)，其中抽空一個或多個密封的間隙。
19.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的系統(tǒng)，其中一個或多個密封的間隙填充有彈性材料。
20.根據(jù)權(quán)利要求16至18中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述密封包括氣動或液壓氣動密封。
21.根據(jù)權(quán)利要求16至18中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述密封包括O形環(huán)密封。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于超導(dǎo)電磁體系統(tǒng)的電傳導(dǎo)屏蔽。一種超導(dǎo)電磁體系統(tǒng)，包括低溫冷卻磁體線圈(10)，布置為在成像區(qū)域中提供靜態(tài)磁場；梯度線圈組件(32)，布置為在成像區(qū)域內(nèi)提供振蕩磁場；以及電傳導(dǎo)屏蔽(34)，其被定位在低溫冷卻磁體線圈和梯度線圈組件之間。特別地，傳導(dǎo)屏蔽被支撐在彈性阻尼底座(36)上。
文檔編號G01R33/381GK102590772SQ20121000948
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者M.J.M.克勒伊普, M.布盧門薩爾 申請人:英國西門子公司