一種超導磁體懸掛系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超導磁體懸掛系統(tǒng)，其包括：超導磁體套筒，其將超導磁體容納于其中；多個葉片，其以垂直于超導磁體套筒的側(cè)表面的方式分布在所述側(cè)表面的周緣；真空套筒，其將所述超導磁體套筒容納于其中；以及多組懸掛桿，其中每組懸掛桿包括第一懸掛桿和第二懸掛桿，每組懸掛桿的第一懸掛桿和第二懸掛桿的一端被固定在所述多個葉片中的一個上，并且另一端分別固定到所述真空套筒的側(cè)壁上。通過根據(jù)本發(fā)明的實施例的超導磁體懸掛系統(tǒng)，在不含有專用的軸向懸掛的情況下仍然可以提供限制超導磁體的三維平移和三維旋轉(zhuǎn)的剛性，降低了成本。
【專利說明】 一種超導磁體懸掛系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及磁共振成像(MRI)【技術領域】，具體地涉及用于磁共振設備的超導磁體懸掛系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]超導磁體目前已被廣泛用于磁共振設備中。用超導材料制成的線圈在通過強大的電流時產(chǎn)生強大的磁場，而在外加電流切斷后，超導線圈中的電流仍保持不變，因而超導磁場十分穩(wěn)定。
[0003]在工作中，磁共振設備中的甚至很微小的震動也可能導致超導磁體的運動，從而產(chǎn)生渦電流，擾亂磁場的均勻性,這會弓I起磁共振成像中的拖影現(xiàn)象。一般地,通過巧妙地設計超導磁體的懸掛裝置來避免該問題。
[0004]圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的超導磁體懸掛裝置的示意圖。如圖1所示，該懸掛裝置包括8個徑向懸掛桿和4個軸向懸掛桿。每個懸掛桿的一端固定到用于容納諸如氦的冷卻物質(zhì)以冷卻浸入其中的超導磁體的氦瓶，另一端固定到套在所述氦瓶之外的真空套筒(圖中未示出)，從而提供對超導磁體/氦瓶的運動限制。這種徑向懸掛和軸向懸掛相結合的方式成本較高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明提供一種不包含專用的軸向懸掛的超導磁體懸掛系統(tǒng)。該超導磁體懸掛系統(tǒng)包括:
[0006]超導磁體套筒，其將超導磁體容納于其中；
[0007]多個葉片，其以垂直于超導磁體套筒的側(cè)表面的方式分布在所述側(cè)表面的周緣；
[0008]真空套筒，其將所述超導磁體套筒容納于其中；以及
[0009]多組懸掛桿，其中每組懸掛桿包括第一懸掛桿和第二懸掛桿，每組懸掛桿的第一懸掛桿和第二懸掛桿的一端被固定在所述多個葉片中的一個上，并且另一端分別固定到所述真空套筒的側(cè)壁上。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，每組懸掛桿所限定的平面與該組懸掛桿被固定至的葉片的平面成一定角度。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，每組懸掛桿的第一懸掛桿和第二懸掛桿的所述一端被固定在所述多個葉片中的一個葉片的同一位置處。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述多組懸掛桿分別被固定至所述多個葉片中的多個不同葉片，其中所述多個不同葉片關于超導磁體套筒的中心軸線對稱。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，每組懸掛桿所限定的平面與該組懸掛桿被固定至的葉片的平面成90度的角度且與超導磁體套筒的徑向方向垂直。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述多組懸掛桿為四組懸掛桿。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述多組懸掛桿與各自相關聯(lián)的葉片所成的角度相同，且關于超導磁體套筒的中心軸線呈對稱分布。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，每組懸掛桿的第一懸掛桿和第二懸掛桿與葉片所成的角度被布置為使得在葉片經(jīng)受溫度變化后每個第一和第二懸掛桿的長度改變最小化。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，每組懸掛桿的第一懸掛桿和第二懸掛桿與葉片所成的角度被布置為使得所述多組懸掛桿提供限制所述超導磁體套筒的三維平移和三維旋轉(zhuǎn)的最大阻力力矩。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，每組懸掛桿的第一懸掛桿和第二懸掛桿具有相等的長度且與它們被固定至的葉片所成的角度相等。
[0019]通過根據(jù)本發(fā)明的實施例的超導磁體懸掛系統(tǒng)，在不含有專用的軸向懸掛的情況下仍然可以提供限制超導磁體的三維平移和三維旋轉(zhuǎn)的剛性，降低了成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]為了更透徹地理解本公開的內(nèi)容，在下文中參考以下附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細描述，在附圖中:
[0021]圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的超導磁體懸掛裝置的示意圖；
[0022]圖2A-C示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的超導磁體懸掛系統(tǒng)的立體示意圖；
[0023]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的圖2示出的超導磁體懸掛系統(tǒng)的多方位截面圖；以及
[0024]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的懸掛桿長度的變化示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面將參考附圖來詳細描述用于實現(xiàn)本發(fā)明的具體實施例。但應當理解的是，本發(fā)明并不限于下述具體實施例。
[0026]圖2A-C示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的超導磁體懸掛系統(tǒng)的立體示意圖。圖3示出了圖2中的超導磁體懸掛系統(tǒng)的截面圖。如圖2和3所示，該超導磁體懸掛系統(tǒng)包括將超導磁體容納于其中的超導磁體套筒1、以垂直于超導磁體套筒1的側(cè)表面的方式分布在該側(cè)表面的周緣的多個葉片2、懸掛桿3以及將超導磁體套筒1容納于其中的真空套筒4(參見圖3，圖2中未示出)。
[0027]在一個實施例中，超導磁體套筒1指的是其中容納有冷卻物質(zhì)和浸入冷卻物質(zhì)中的超導磁體的冷卻容器。所述冷卻物質(zhì)諸如低溫氦等。在另一實施例中，超導磁體套筒1為超導磁體的內(nèi)層線圈的基板或密封所述內(nèi)層線圈的套筒?？梢岳斫獾氖牵瑢Т朋w套筒1還可以為與超導磁體有關的其他部件。雖然在圖中將超導磁體套筒1示出為大體為圓柱形，但諸如橢圓柱或多棱柱體的其他形狀也適用于本發(fā)明。
[0028]呈輻射狀散布在超導磁體套筒1的側(cè)表面周緣的多個葉片2在一個實施例中為具有梯形的形狀。但可以理解，諸如三角形、扇形、方形、圓形、橢圓形等的其他形狀也是適用的。在圖2的實施例中，這多個葉片2以垂直于超導磁體套筒1的側(cè)表面的方式分布在側(cè)表面的周緣。
[0029]在該實施例中，懸掛系統(tǒng)包括4組共8個懸掛桿3(由于視角關系，在圖2A-C中的每個圖中只示出了 4個懸掛桿)，每組懸掛桿包括兩個懸掛桿3，即第一懸掛桿和第二懸掛桿，其中第一懸掛桿和第二懸掛桿的一端(也稱為冷端)被固定在一葉片2上,另一端(也稱為熱端)分別被固定到真空套筒1的側(cè)壁上。在圖2中，每組懸掛桿的第一懸掛桿和第二懸掛桿被示出為冷端固定在葉片的不同位置處，可以理解，它們的冷端也可以固定在相同位置處。另外，還可以理解的是，懸掛系統(tǒng)可以包括更多或更少的懸掛桿組，例如包括3組懸掛桿或6組懸掛桿等。
[0030]在一個實施例中，多組懸掛桿分別被固定至關于超導磁體套筒的中心軸線對稱的多個不同葉片。該中心軸線平行于超導磁體套筒1的側(cè)表面。每組懸掛桿所限定的平面與該組懸掛桿被固定至的葉片的平面成一定角度。即，每組懸掛桿所限定的平面與該組懸掛桿被固定至的葉片的平面不重合。在一實施例中，每組懸掛桿所限定的平面與該組懸掛桿被固定至的葉片的平面成90度的角度，且與超導磁體套筒1的徑向方向垂直。
[0031]在圖2的實施例中，為了設計和計算的方便性，多組懸掛桿與各自相關聯(lián)的葉片所成的角度相同，且關于超導磁體套筒的中心軸線呈對稱分布。另外，還可以使得每組懸掛桿的第一懸掛桿和第二懸掛桿具有相等的長度且與它們被固定至的葉片所成的角度相等。
[0032]可以恰當?shù)卦O計每組懸掛桿的第一懸掛桿和第二懸掛桿與該組懸掛桿被固定至的葉片的平面所成的角度，以使得這多組懸掛桿提供限制超導磁體套筒的三維平移和三維旋轉(zhuǎn)的最大阻力力矩，從而提供限制超導磁體套筒的三維平移和三維旋轉(zhuǎn)的最大剛性。
[0033]另外，由于超導磁體套筒1通常包含或接近低溫冷卻物質(zhì)，因此超導磁體套筒1上的葉片2可能會由于該冷卻物質(zhì)的施加而產(chǎn)生諸如收縮的形變，從而使得懸掛桿3的冷端的位置發(fā)生變化，如圖4所示。而懸掛桿的熱端則不會受到低溫冷卻物質(zhì)的影響或受到較小的影響。在這種情況下，在冷卻完畢后，懸掛系統(tǒng)可能會由于不一致的形變而被損壞。為了降低或消除該損壞從而延長懸掛系統(tǒng)的使用壽命，可以適當?shù)夭贾妹拷M懸掛桿的第一懸掛桿和第二懸掛桿與它們被固定至的葉片所成的角度，以使得在經(jīng)受溫度變化后每個懸掛桿的長度改變最小，例如接近零。在圖4中，“圓心”指的是超導磁體套筒截面的圓心，“懸掛桿冷端初始位置”指的是溫度未改變前懸掛桿的冷端在葉片上的初始位置，“懸掛桿冷端最終位置”為葉片由于低溫而收縮后懸掛桿冷端的位置。由圖4可知，當懸掛桿與葉片的收縮方向垂直時，懸掛桿所產(chǎn)生的長度變化最小。
[0034]這樣，通過恰當?shù)卦O計和布置懸掛桿，可以保證懸掛桿的長度改變最小和/或保證提供最大的阻力力矩。
[0035]圖3示出了圖2中的超導磁體懸掛系統(tǒng)的截面圖，其中左上角為超導磁體懸掛系統(tǒng)的正視截面圖，正視截面圖下方為超導磁體懸掛系統(tǒng)的頂視截面圖，正視截面圖右方為超導磁體懸掛系統(tǒng)的側(cè)視截面圖。根據(jù)圖3中所示的各部件之間的幾何關系，可以求得懸掛桿3的長度L:
[0036]L=R! {[1/sin (90—Φ) —cos (Φ) ]2/cos2 ( θ ) +cos2 (90-Φ)}1/2
[0037]其中，&為懸掛桿3的冷端位置至超導磁體套筒1的中心軸線的距離，Φ為正視截面圖中配置有懸掛桿的葉片與水平線所成的角度，Θ為頂視截面圖中懸掛桿與水平線所成的角度。
[0038]通過上面所述的超導磁體懸掛系統(tǒng)的各實施例，在不含有專用的軸向懸掛的情況下仍然可以提供限制超導磁體的三維平移和三維旋轉(zhuǎn)的剛性。另外，通過恰當?shù)卦O計懸掛桿與葉片的角度，可以使得懸掛桿由于溫度改變而產(chǎn)生的長度改變最小。根據(jù)圖中所例示的實施例，與現(xiàn)有技術相比，懸掛桿的數(shù)量由12個減少到8個，從而節(jié)約了 33%左右的成本。
[0039]雖然上述已經(jīng)結合附圖描述了本發(fā)明的具體實施例，但是本領域技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明進行各種改變、修改和等效替代。這些改變、修改和等效替代都意為落入隨附的權利要求所限定的精神和范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種超導磁體懸掛系統(tǒng),包括: 超導磁體套筒，其將超導磁體容納于其中； 多個葉片，其以垂直于超導磁體套筒的側(cè)表面的方式分布在所述側(cè)表面的周緣； 真空套筒，其將所述超導磁體套筒容納于其中；以及 多組懸掛桿，其中每組懸掛桿包括第一懸掛桿和第二懸掛桿，每組懸掛桿的第一懸掛桿和第二懸掛桿的一端被固定在所述多個葉片中的一個上，并且另一端分別固定到所述真空套筒的側(cè)壁上。
2.根據(jù)權利要求1所述的超導磁體懸掛系統(tǒng)，其中，每組懸掛桿所限定的平面與該組懸掛桿被固定至的葉片的平面成一定角度。
3.根據(jù)權利要求1所述的超導磁體懸掛系統(tǒng)，其中，每組懸掛桿的第一懸掛桿和第二懸掛桿的所述一端被固定在所述多個葉片中的一個葉片的同一位置處。
4.根據(jù)權利要求1所述的超導磁體懸掛系統(tǒng)，其中，所述多組懸掛桿分別被固定至所述多個葉片中的多個不同葉片，其中所述多個不同葉片關于超導磁體套筒的中心軸線對稱。
5.根據(jù)權利要求1所述的超導磁體懸掛系統(tǒng)，其中，每組懸掛桿所限定的平面與該組懸掛桿被固定至的葉片的平面成90度的角度且與超導磁體套筒的徑向方向垂直。
6.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的超導磁體懸掛系統(tǒng)，其中所述多組懸掛桿為四組懸掛桿。
7.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的超導磁體懸掛系統(tǒng)，其中所述多組懸掛桿與各自相關聯(lián)的葉片所成的角度相同，且關于超導磁體套筒的中心軸線呈對稱分布。
8.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的超導磁體懸掛系統(tǒng),其中每組懸掛桿的第一懸掛桿和第二懸掛桿與葉片所成的角度被布置為使得在葉片經(jīng)受溫度變化后每個第一和第二懸掛桿的長度改變最小化。
9.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述超導磁體懸掛系統(tǒng),其中每組懸掛桿的第一懸掛桿和第二懸掛桿與葉片所成的角度被布置為使得所述多組懸掛桿提供限制所述超導磁體套筒的三維平移和三維旋轉(zhuǎn)的最大阻力力矩。
10.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的超導磁體懸掛系統(tǒng),其中每組懸掛桿的第一懸掛桿和第二懸掛桿具有相等的長度且與它們被固定至的葉片所成的角度相等。
【文檔編號】G01R33/28GK104251980SQ201310258333
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年6月26日 優(yōu)先權日:2013年6月26日
【發(fā)明者】江隆植, 刁小雪, 黃世科, 沈偉俊, 李安峰, 保爾·S·拖馬斯, 陳宜蔚, 伊萬格拉斯·T·拉斯卡里斯 申請人:通用電氣公司