本申請(qǐng)涉及核磁共振成像系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種梯度線圈及磁共振成像設(shè)備。

背景技術(shù)：

在核磁共振成像系統(tǒng)中，梯度線圈產(chǎn)生均勻的線性磁場(chǎng)，從而對(duì)物體進(jìn)行三維定位，隨后對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)處理即可得到成像圖片。隨著超高場(chǎng)和高分辨率的應(yīng)用，對(duì)線性磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)要求越來越高，梯度線圈也隨之要求承載更高電流，其功率也隨之增加。而隨著梯度線圈功率的提高，梯度線圈會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，若不能有效地進(jìn)行冷卻，梯度線圈的工作效率也會(huì)受到影響。

圖1和圖2均為傳統(tǒng)梯度線圈的結(jié)構(gòu)圖，傳統(tǒng)的梯度線圈的主要由若干銅層1、若干環(huán)氧樹脂層2’以及若干水管3構(gòu)成，其中，若干銅層1的外側(cè)由環(huán)氧樹脂層2’包裹著。隨著高場(chǎng)的應(yīng)用，銅層1一般要求幾百安培乃至上千安培的電流，從而產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量均需要由設(shè)置在銅層1與環(huán)氧樹脂層2’之間的水管3帶走。

傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱系數(shù)一般為0.2W/(m·K)(即瓦/米·度)，導(dǎo)熱性能較差。隨著梯度線圈功率的提高，通常會(huì)選擇增加水管的數(shù)量以加大水冷功率。雖然增加水管的數(shù)量能夠帶走一定的熱量，但較多的水管會(huì)極大的占用梯度線圈的有效空間，從而降低了梯度線圈的性能和工作效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N梯度線圈及磁共振成像設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中梯度線圈工作時(shí)散熱不及時(shí)的問題。

具體地，本申請(qǐng)是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N梯度線圈，包括若干銅層以及至少與一銅層的一側(cè)接觸的導(dǎo)熱層，所述導(dǎo)熱層主要由環(huán)氧樹脂和填充劑混合而成，所述填充劑的導(dǎo)熱系數(shù)大于所述環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱系數(shù)。

可選地，所述填充劑包括陶瓷顆粒和石英粉中的至少一種。

可選地，所述填充劑包括陶瓷顆粒，所述陶瓷顆粒是三氧化二鋁、氮化硼、氮化鋁和氮化硅中的至少一種。

可選地，所述導(dǎo)熱層所包含的陶瓷顆粒的體積占比大于0且小于等于70％。

可選地，所述導(dǎo)熱層所包含的陶瓷顆粒的體積占比的范圍是20％-50％。

可選地，所述導(dǎo)熱層所包含的陶瓷顆粒的體積占比是30％或45％。

可選地，所述填充劑還包括碳纖維。

可選地，所述填充劑還包括玻璃纖維。

可選地，還包括水管層，所述水管層設(shè)置在銅層和導(dǎo)熱層之間。

可選地，所述導(dǎo)熱層包裹在所述若干銅層的最外側(cè)。

本申請(qǐng)還提供一種磁共振成像設(shè)備，包括如上述梯度線圈。

本申請(qǐng)的有益效果：在傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱層中添加導(dǎo)熱系數(shù)較高的填充劑，以增強(qiáng)導(dǎo)熱層的導(dǎo)熱性能，及時(shí)對(duì)銅層進(jìn)行散熱，從而較好地對(duì)梯度線圈進(jìn)行冷卻。另外一方面，導(dǎo)熱層的導(dǎo)熱性能增強(qiáng)能夠減少傳統(tǒng)水管層的數(shù)量，減小水管層對(duì)梯度線圈有效空間的占用，提高梯度線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)的效率。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本申請(qǐng)。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本申請(qǐng)的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本申請(qǐng)的原理。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種梯度線圈的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的另一種梯度線圈的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N梯度線圈的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

這里將詳細(xì)地對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時(shí)，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實(shí)施例中所描述的實(shí)施方式并不代表與本申請(qǐng)相一致的所有實(shí)施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本申請(qǐng)的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

環(huán)氧樹脂具有良好的物理、化學(xué)性能，它對(duì)金屬和非金屬材料的表面具有優(yōu)異的粘接強(qiáng)度，介電性能良好，變定收縮率小，制品尺寸穩(wěn)定性好，硬度高，柔韌性較好，對(duì)堿及大部分溶劑穩(wěn)定，常作為導(dǎo)熱層用在梯度線圈上。具體地，將環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱層塑封在梯度線圈若干銅層的外側(cè)或兩銅層之間。但環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱性能較差，不能及時(shí)對(duì)銅層進(jìn)行冷卻，因此需要進(jìn)一步對(duì)傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱層進(jìn)行改進(jìn)。

參見圖3，本實(shí)施例提供的一種梯度線圈，包括若干銅層1以及至少與一銅層的一側(cè)接觸的導(dǎo)熱層2，所述導(dǎo)熱層2主要由環(huán)氧樹脂和填充劑混合而成，所述填充劑的導(dǎo)熱系數(shù)大于所述環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱系數(shù)，從而增強(qiáng)導(dǎo)熱層2的導(dǎo)熱效率，及時(shí)對(duì)銅層1進(jìn)行散熱，從而較好地對(duì)梯度線圈進(jìn)行冷卻。進(jìn)一步地，填充劑的導(dǎo)電性能較低，從而提高梯度線圈的性能。

在一實(shí)施例中，導(dǎo)熱層2包裹在銅層1的外側(cè)，增加散熱面積，提高冷卻效率。

在另一實(shí)施例中，到熱層2鋪設(shè)于銅層1的側(cè)面?？蛇x地，將高導(dǎo)熱性能無機(jī)材料與環(huán)氧樹脂混合后，注塑成導(dǎo)熱棒，將導(dǎo)熱棒設(shè)于銅層1側(cè)面。

為更好地對(duì)銅層1進(jìn)行冷卻同時(shí)加強(qiáng)對(duì)銅層1的保護(hù)，可選地，在每一層銅層1的至少一側(cè)面設(shè)有導(dǎo)熱層2，以增加散熱面積。導(dǎo)熱層2的厚度較小，這從另一方面來說，能夠減少傳統(tǒng)梯度線圈中的水管層3，從而減少水管層3對(duì)梯度線圈有效空間的占用，提高梯度線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)的效率。

本實(shí)施例中，銅層1受到的磁力F的計(jì)算公式如下：

F＝I∫B×dL (1)

公式(1)中，I為流過銅層的電流；

B為銅層產(chǎn)生的磁場(chǎng)；

L為銅層的長(zhǎng)度，dL為銅層的長(zhǎng)度單元。

由公式(1)可知，銅層的所受到的磁力F與該銅層流過的電流I、磁場(chǎng)B以及銅層的長(zhǎng)度L正相關(guān)，當(dāng)銅層1的電流較大時(shí)，該銅層1會(huì)受到較大的磁力，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的震動(dòng)。

為防止銅層1因電流過大，產(chǎn)生較大的磁力，從而帶來的震動(dòng)，使得銅層1的位置不準(zhǔn)確，進(jìn)而導(dǎo)致磁場(chǎng)位置的不精確，影響后續(xù)的定位，導(dǎo)熱層2還包裹在若干銅層1的最外側(cè)。其中，填充劑可選擇導(dǎo)熱系數(shù)較高(與環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱系數(shù)相比較)的陶瓷顆粒和石英粉中的至少一種。

本實(shí)施例中，填充劑選擇導(dǎo)陶瓷顆粒與環(huán)氧樹脂進(jìn)行混合，以形成導(dǎo)電性能優(yōu)于傳統(tǒng)梯度線圈中的環(huán)氧樹脂層2’?？蛇x地，陶瓷顆粒包括三氧化二鋁、氮化硼、氮化鋁和氮化硅等。

可根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)要求(例如強(qiáng)度、絕緣性和粘結(jié)度等)選擇陶瓷顆粒的組成成分。

可選地，陶瓷顆粒為三氧化二鋁、氮化硼、氮化鋁和氮化硅中的一種。

可選地，陶瓷顆粒為三氧化二鋁、氮化硼、氮化鋁和氮化硅中的至少兩種所形成的混合物。

陶瓷顆粒的導(dǎo)熱系數(shù)能夠達(dá)到幾十W/(m·K)，均大于傳統(tǒng)梯度線圈中環(huán)氧樹脂層2’的導(dǎo)熱系數(shù)0.2W/(m·K)。本實(shí)施例是根據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì)要求(例如強(qiáng)度、絕緣性和粘接度等)對(duì)導(dǎo)熱層2所包含的環(huán)氧樹脂與填充劑進(jìn)行配比，以使得導(dǎo)熱層2的導(dǎo)熱系數(shù)較為容易地達(dá)到近10W/(m·K)，從而極大提高梯度線圈的導(dǎo)熱性能，增加梯度線圈的散熱功率，更快地對(duì)梯度線圈進(jìn)行冷卻，進(jìn)而提高梯度線圈的使用性能。

本實(shí)施例以導(dǎo)熱層2所包含的陶瓷顆粒的體積占比進(jìn)行說明。導(dǎo)熱層2所包含的陶瓷顆粒的體積占比大于0且小于等于70％。可選地，導(dǎo)熱層2所包含的陶瓷顆粒的體積占比為20％-50％。進(jìn)一步，導(dǎo)熱層2所包含的陶瓷顆粒的體積占比為30％或45％。

可選地，填充劑為氮化硼，導(dǎo)熱層2添加20％的氮化硼，80％的環(huán)氧樹脂，導(dǎo)熱層2的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到近1W/(m·K)，相對(duì)于環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱系數(shù)0.2W/(m·K)，提高了近5倍，并且絕緣性能和介電擊穿強(qiáng)度也相應(yīng)提高。

可選地，填充劑為氮化鋁，導(dǎo)熱層2添加52.9％的氮化鋁粉末，37.1％的環(huán)氧樹脂，導(dǎo)熱層2的導(dǎo)熱系數(shù)則能夠達(dá)到3.144W/(m·K)，極大地提高導(dǎo)熱層2的導(dǎo)熱性能。需要說明的是，隨著陶瓷顆粒的填充量增加，導(dǎo)熱層2的導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)相應(yīng)增加，但考慮到導(dǎo)熱層2的粘接度，導(dǎo)熱層2不宜均由陶瓷顆粒組成，需在導(dǎo)熱層2中保留部分環(huán)氧樹脂，以保證導(dǎo)熱層2的粘接度，使得導(dǎo)熱層2更容易粘接到銅層1上。

進(jìn)一步地，為增強(qiáng)導(dǎo)熱層2的剛性，以更好地對(duì)銅層1進(jìn)行保護(hù)，填充劑還包括碳纖維。其中，碳纖維占填充劑的體積占比可根據(jù)導(dǎo)熱層的實(shí)際剛性要求進(jìn)行選擇。

更進(jìn)一步地，為增強(qiáng)導(dǎo)熱層2的強(qiáng)度，以更好地對(duì)銅層1進(jìn)行保護(hù)，填充劑還包括玻璃纖維。其中，玻璃纖維占填充劑的體積占比可根據(jù)導(dǎo)熱層的實(shí)際強(qiáng)度要求進(jìn)行選擇。

又參見圖3，本實(shí)施例的梯度線圈還包括水管層3，所述水管層3設(shè)置在銅層1和導(dǎo)熱層2之間，以進(jìn)一步加強(qiáng)銅層1的散熱性能，使得梯度線圈更快進(jìn)行冷卻。

本實(shí)施例還提供一種磁共振成像設(shè)備，包括上述梯度線圈，以提高磁共振成像設(shè)備中梯度線圈的工作效率。

本申請(qǐng)的梯度線圈在傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱層2中添加導(dǎo)熱系數(shù)較高的填充劑，以增強(qiáng)導(dǎo)熱層2的導(dǎo)熱性能，及時(shí)對(duì)銅層1進(jìn)行散熱，從而較好地對(duì)梯度線圈進(jìn)行冷卻。另外一方面，導(dǎo)熱層2的導(dǎo)熱性能增強(qiáng)能夠減少傳統(tǒng)水管層3的數(shù)量，減小水管層3對(duì)梯度線圈有效空間的占用，提高梯度線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)的效率。

以上所述僅為本申請(qǐng)的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本申請(qǐng)，凡在本申請(qǐng)的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)保護(hù)的范圍之內(nèi)。