專利名稱：磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電流引線，特別是涉及一種磁共振的超導(dǎo)磁體的電流引線。
技術(shù)背景超導(dǎo)型磁共振系統(tǒng)中，超導(dǎo)磁體在低溫環(huán)境，也就是在絕對溫度為4. 2K (-269攝氏度) 的液氦溫度下，在磁體電源的作用下逐漸通以電流進(jìn)行勵磁(Magnetized),從而建立磁場， 勵磁一旦成功，由于線圈處于超導(dǎo)狀態(tài)，只要維持超導(dǎo)環(huán)境的穩(wěn)定，就不再需要給超導(dǎo)磁體 供電，而獲得高穩(wěn)定性的均勻磁場。超導(dǎo)型磁共振系統(tǒng)能夠成功勵磁以及穩(wěn)定工作的重要的條件是建立并保持穩(wěn)定的超導(dǎo)環(huán) 境。 一旦超導(dǎo)環(huán)境遭到破壞，就導(dǎo)致超導(dǎo)磁體的失超(Quenching)。失超后無論是重新預(yù)冷、 勵磁，還是磁共振系統(tǒng)停機(jī)所造成的經(jīng)濟(jì)損失都是非常巨大的。超導(dǎo)磁體需要由專用的高精度供電系統(tǒng)進(jìn)行勵磁，所述的供電系統(tǒng)放置在室溫的環(huán)境中， 通過電流引線向處于超導(dǎo)環(huán)境中超導(dǎo)磁體進(jìn)行供電。熱量會通過電流引線傳導(dǎo)至超導(dǎo)磁體處， 從而使超導(dǎo)環(huán)境受到影響。同時，在進(jìn)行勵磁或者退磁(Demagnetized)的時候，會有數(shù)百 安培的強(qiáng)大電流通過電流引線，由于電流引線本身存在電阻，所述電阻在所述強(qiáng)大的電流作 用下產(chǎn)生的歐姆熱也會被傳導(dǎo)至超導(dǎo)磁體處，從而使超導(dǎo)環(huán)境受到影響。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用兩種電流引線來給超導(dǎo)磁體供電， 一種是可分離式電流引線 (Detachable current lead),另一種是固定式電流引線(Fixed current lead)。采用可分 離式電流引線時，所述的分離式電流引線只有在超導(dǎo)磁體需要勵磁或者退磁的時候才與超導(dǎo) 磁體電性相連向其供電，其余時間當(dāng)超導(dǎo)磁體處于穩(wěn)定的超導(dǎo)狀態(tài)時則與超導(dǎo)磁體分離。由 于所述的可分離式電流引線在大部分的時間里并不與超導(dǎo)磁體電性相連，因此有效地避免了 外部熱量通過電流引線傳導(dǎo)至超導(dǎo)磁體，但是這種可分離式電流引線結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且在與超 導(dǎo)磁體電性相連或者分離的時候需要有經(jīng)驗(yàn)的人員來進(jìn)行操作。采用固定式電流引線時，所 述的固定式電流引線始終與超導(dǎo)磁體保持相連。在這種情況下，外部熱量通過所述的固定式 電流引線傳導(dǎo)至超導(dǎo)磁體不可避免，但是由于這種固定式電流引線操作方便，而且隨著制冷 設(shè)備的制冷能力的不斷改善，在一定程度上彌補(bǔ)了熱傳導(dǎo)帶來的缺陷，因此在超導(dǎo)型磁共振 系統(tǒng)中，固定式電流引線越來越多地被投入到實(shí)際的商業(yè)應(yīng)用中。參閱圖l，在現(xiàn)有技術(shù)的固定式電流引線的連接裝置中，超導(dǎo)磁體70浸泡于液氦容器60內(nèi)的液氦中，電流引線40設(shè)置在與所述的液氦容器60相通的塔管50 (Turret tube)中， 分別與外部供電系統(tǒng)以及所述的超導(dǎo)磁體70電性相連從而向所述的超導(dǎo)磁體70供電。所述 的電流引線40包括分別用作電流引線正極和電流引線負(fù)極的引線。超導(dǎo)幵關(guān)30連接在與電 流引線正極和電流引線負(fù)極之間對超導(dǎo)磁體70進(jìn)行控制。冷頭10設(shè)置在與所述的液氦容器 60相通的側(cè)管(Sidesock) 20中，用來進(jìn)行制冷。如前所述，這種電流引線的連接裝置通過 所述的電流引線40會將外部熱量傳導(dǎo)至超導(dǎo)磁體70處，而且電流引線40通過強(qiáng)電流時產(chǎn)生 的歐姆熱也會被傳導(dǎo)至超導(dǎo)磁體70處，從而使得液氦容器60內(nèi)的液氦受熱蒸發(fā)，從而使得 超導(dǎo)環(huán)境受到破壞。另外，在這種電流引線的連接裝置中，電流引線40和冷頭IO分別設(shè)置 在塔管50和側(cè)管20中，使得電流引線的連接裝置的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。圖2示出了一種改進(jìn)型的電流引線的連接裝置，其與圖1所示的電流引線的連接裝置的 不同之處在于電流引線40只包括用作電流引線正極的引線，而利用塔管50的一個側(cè)壁作 為電流引線負(fù)極。這種改進(jìn)型的電流引線的連接裝置的好處在于減少了電流引線40的數(shù)量， 這雖然部分減少了通過所述的電流引線40從外部傳導(dǎo)至超導(dǎo)磁體70處的熱量，但卻增加了 設(shè)計制造所述塔管50的難度，因?yàn)椴坏紤]到所述塔管50的熱傳導(dǎo)特性、機(jī)械特性，還 要考慮其導(dǎo)電特性等。與圖1所示的電流引線的連接裝置相同，這種改進(jìn)型的電流引線的連 接裝置電流引線40和冷頭10分別設(shè)置在塔管50和側(cè)管20中，使得電流引線的連接裝置的 結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提出一種結(jié)構(gòu)簡單的磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線，用來有效地 減少通過電流引線從外部傳導(dǎo)至超導(dǎo)磁體的熱量。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的方案是提供一種磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線，所 述的超導(dǎo)磁體由一冷頭進(jìn)行制冷；所述的磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線包括與所述的超 導(dǎo)磁體電性連接以進(jìn)行供電的電流引線正、負(fù)極，其中所述的冷頭與所述的超導(dǎo)磁體電性相 連并用作所述電流引線正、負(fù)極中的一極。其中，所述的冷頭通過一熱電耦合器與所述的超 導(dǎo)磁體電性相連。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述的冷頭用作所述的超導(dǎo)磁體的電流引線負(fù)極， 一電流引線 用作所述的超導(dǎo)磁體的電流引線正極。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，所述的超導(dǎo)磁體浸泡在一液氦容器內(nèi)的液氦中。所述的電流 引線設(shè)置在一與所述的液氦容器相通的塔管中，所述的冷頭設(shè)置在一與所述的液氦容器相通的側(cè)管中?？蛇x擇地，所述的電流引線和冷頭也可以均設(shè)置在一與所述的液氦容器相通的塔 管或者側(cè)管中。本發(fā)明利用所述的冷頭作為電流引線負(fù)極，減少了電流引線的數(shù)量；減少了通過電流引 線傳導(dǎo)的熱量?？梢愿佑行У乇３址€(wěn)定的超導(dǎo)環(huán)境。本發(fā)明也可以利用所述的冷頭作為電 流引線正極，利用側(cè)管的一個側(cè)壁與所述的超導(dǎo)磁體電性連接并用作其電流引線負(fù)極，同樣 可以取得上述的效果。另外，本發(fā)明的冷頭和導(dǎo)電引線可以設(shè)置在同一塔管或者側(cè)管中，因 此不必分開設(shè)計塔管以及側(cè)管，使得本發(fā)明磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線的結(jié)構(gòu)非常簡 單。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的電流引線的連接裝置的示意圖，電流引線分為電流引線正極和電流引 線負(fù)極；圖2是一種改進(jìn)型的電流引線的連接裝置的示意圖，塔管的一個側(cè)壁用作電流引線負(fù)極;圖3是本發(fā)明磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線的第一實(shí)施例的示意圖，電流引線用作 電流引線正極，冷頭用作電流引線負(fù)極，電流引線和冷頭分別設(shè)置在塔管和側(cè)管中；圖4是本發(fā)明磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線的第二實(shí)施例的示意圖，電流引線用作 電流引線正極，冷頭用作電流引線負(fù)極，電流引線和冷頭均設(shè)置在側(cè)管中；圖5是本發(fā)明磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線的第三實(shí)施例的示意圖，冷頭用作電流 引線正極，側(cè)管的一個側(cè)壁用作電流引線負(fù)極；以及圖6是本發(fā)明磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線的第四實(shí)施例的示意圖，應(yīng)用于干式磁 體中，電流引線用作電流引線正極，冷頭用作電流引線負(fù)極。
具體實(shí)施方式
參閱圖3，在本發(fā)明磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線的一個第一實(shí)施例中， 一超導(dǎo)磁 體70浸泡于一液氮容器60內(nèi)的液氦中， 一電流引線40設(shè)置在一與所述的液氦容器60相通 的塔管50中，分別與外部供電系統(tǒng)的正極以及所述的超導(dǎo)磁體70電性相連從而用作所述的 超導(dǎo)磁體70電流引線正極。 一冷頭10設(shè)置在一與所述的液氮容器60相通的側(cè)管20中，用 來進(jìn)行制冷以保持超導(dǎo)環(huán)境。所述的冷頭10同時還分別與外部供電系統(tǒng)的負(fù)極，以及通過一 熱電耦合器(Thermoelectrical coupler) 80與所述的超導(dǎo)磁體70電性相連而用作所述的超導(dǎo)磁體70的電流引線負(fù)極。 一超導(dǎo)開關(guān)30連接在電流引線正極和電流引線負(fù)極之間用來 對超導(dǎo)磁體70進(jìn)行控制。本實(shí)施例的電流引線的連接裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比區(qū)別在于減少了電流引線40的數(shù)量， 在本實(shí)施例中所述的電流引線40只包括用作所述的超導(dǎo)磁體70的電流引線正極的引線，同 時利用所述的冷頭10作為所述的超導(dǎo)磁體70的電流引線負(fù)極?？梢岳斫獾?，所述的電流引線40也可以只包括用作所述的超導(dǎo)磁體70的電流引線負(fù)極 的引線，同時利用所述的冷頭10作為所述的超導(dǎo)磁體70的電流引線正極。然而由于電流引 線負(fù)極和側(cè)管20在通常情況下接地，因此在本實(shí)施例中，較佳地采用所述的電流引線40作 為電流引線正極，利用所述的冷頭10作為電流引線負(fù)極。本實(shí)施例的電流引線的連接裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比好處在于利用所述的冷頭IO作為電流 引線負(fù)極，減少了電流引線40的數(shù)量，并且減少了通過電流引線傳導(dǎo)的熱量，因此可以更加 有效地保持穩(wěn)定的超導(dǎo)環(huán)境。圖4示出了本發(fā)明磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線的一個第二實(shí)施例，本實(shí)施例與前 述的第一實(shí)施例基本相似，其中相同的元件使用相同的標(biāo)號表示，其不同之處在于在圖'3 所示的第一實(shí)施例中，所述的用作電流引線正極的電流引線40和用作電流引線負(fù)極的冷頭 10分別位于與所述的液氦容器60相通的塔管50和側(cè)管20中，這種設(shè)計使得本發(fā)明磁共振 系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜；而在本實(shí)施例中，所述的用作電流引線正極的 電流引線40和用作電流引線負(fù)極的冷頭10均被設(shè)置在所述的側(cè)管20中，從而取消了塔管 50，使得本發(fā)明磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線的結(jié)構(gòu)較為簡單?？梢岳斫獾?，在本實(shí)施 例中，所述的用作電流引線正極的電流引線40和用作電流引線負(fù)極的冷頭10也可以均被設(shè) 置在所述的塔管50中，從而取消了側(cè)管20，使得本發(fā)明磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線 的結(jié)構(gòu)較為簡單。圖5示出了本發(fā)明磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線的一個第三實(shí)施例，本實(shí)施例與前 述的第二實(shí)施例基本相似，其中相同的元件使用相同的標(biāo)號表示，其不同之處在于在圖4 所示的第二實(shí)施例中，所述的電流引線40用作電流引線正極，所述的冷頭IO用作電流引線 負(fù)極；而在本實(shí)施例中，所述的冷頭IO用作電流引線正極，而取消了電流引線40，利用側(cè) 管20的一個側(cè)壁與所述的超導(dǎo)磁體70電性相連并作為其電流引線負(fù)極。在本實(shí)施例中，由 于側(cè)管20的側(cè)壁溫度較低(特別是接近液氦容器60處)，外部熱量幾乎無法通過所述的側(cè)管 20的側(cè)壁傳導(dǎo)至所述的超導(dǎo)磁體70，因此可以有效地保持穩(wěn)定的超導(dǎo)環(huán)境。由于在本實(shí)施例中，所述的冷頭IO用作電流引線正極，因此需要確保其與側(cè)管20之間的絕緣；同時，由于所述的側(cè)管20的一個側(cè)壁用作電流引線負(fù)極，因此在設(shè)計制造所述的側(cè)管時，需要同時考慮 其熱傳導(dǎo)特性、機(jī)械特性以及導(dǎo)電特性等?？梢岳斫獾兀诒緦?shí)施例中，所述的側(cè)管20也可 以用圖3所示的塔管50代替。圖6示出了本發(fā)明磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線的一個第四實(shí)施例，本實(shí)施例與前 述的第一實(shí)施例基本相似，其中相同的元件使用相同的標(biāo)號表示，其不同之處在于圖3所 示的第一實(shí)施例是應(yīng)用在使用液氦來對超導(dǎo)磁體70進(jìn)行制冷的情況中，而本實(shí)施例則是應(yīng)用 于干式磁體(Dry magnet)中，即不使用液氦來對超導(dǎo)磁體70進(jìn)行制冷，而是采用傳導(dǎo)方式 來對超導(dǎo)磁體70進(jìn)行制冷。在本實(shí)施例中，與圖3所示的第一實(shí)施例相同，采用所述的電流 引線40作為電流引線正極，利用所述的冷頭IO作為電流引線負(fù)極，減少了導(dǎo)電引線40的數(shù) 量，并且減少了通過電流引線傳導(dǎo)的熱量，因此可以更加有效地保持穩(wěn)定的超導(dǎo)環(huán)境。另外, 由于本實(shí)施例采用干式磁體的傳導(dǎo)制冷方式，因此取消了如圖1所示的液氦容器60及其內(nèi)的 液氦、以及分別與所述的液氦容器60相通的塔管50和側(cè)管20。綜上所述，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單的磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線，用來有效 地減少通過電流引線從外部傳導(dǎo)至超導(dǎo)磁體的熱量。雖然上文結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的示例 性實(shí)施例，但是應(yīng)該理解的是，本發(fā)明不局限于上述的具體的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 根據(jù)本發(fā)明所做出的其他變化或者適應(yīng)性修改并不偏離本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1. 一種磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線，所述的超導(dǎo)磁體(70)由一冷頭(10)進(jìn)行制冷；包括與所述的超導(dǎo)磁體(70)電性連接以進(jìn)行勵磁的電流引線正、負(fù)極，其特征在于所述的冷頭(10)與所述的超導(dǎo)磁體(70)電性相連并用作所述電流引線正、負(fù)極中的一極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線，其特征在于所述的冷頭(10) 用作所述的超導(dǎo)磁體(70)的電流引線負(fù)極， 一電流引線(40)用作所述的超導(dǎo)磁體(70) 的電流引線正極。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線，其特征在于所述的超導(dǎo)磁體(70) 是干式磁體，所述的冷頭(10)通過傳導(dǎo)方式來對所述的干式磁體進(jìn)行制冷。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線，其特征在于所述的超導(dǎo)磁體(70) 浸泡在一液氦容器(60)內(nèi)的液氦中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線，其特征在于所述的電流引線(40) 設(shè)置在一與所述的液氦容器(60)相通的塔管(50)中，所述的冷頭(10)設(shè)置在一與 所述的液氦容器(60)相通的側(cè)管(20)中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4的磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線，其特征在于所述的電流引線(40) 和冷頭(10)均設(shè)置在一與所述的液氦容器(60)相通的管道(20、 50)中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線，其特征在于所述的冷頭(10) 用作所述的超導(dǎo)磁體(70)的電流引線正極，并設(shè)置在一管道(20、 50)中，所述的管 道(20、 50)的一側(cè)壁與所述的超導(dǎo)磁體(70)電性相連并作為其電流引線負(fù)極。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)的磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線，其特征在于所述 的冷頭(10)通過一熱電耦合器(80)與所述的超導(dǎo)磁體(70)電性相連。
全文摘要
本發(fā)明提出一種磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線，所述的超導(dǎo)磁體由一冷頭進(jìn)行制冷；所述的裝置包括與超導(dǎo)磁體電性連接以進(jìn)行勵磁的電流引線正、負(fù)極，其中所述的冷頭與所述的超導(dǎo)磁體電性相連并用作所述電流引線正、負(fù)極中的一極。本發(fā)明利用所述的冷頭作為電流引線正極或負(fù)極，減少了電流引線的數(shù)量，并且減少了通過電流引線傳導(dǎo)的熱量，因此可以更加有效地保持穩(wěn)定的超導(dǎo)環(huán)境。另外，本發(fā)明的冷頭和電流引線可以設(shè)置在同一管道中，因此不必分開設(shè)計塔管以及側(cè)管，使得本發(fā)明磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的電流引線的結(jié)構(gòu)非常簡單。
文檔編號H01F6/04GK101236239SQ20071006317
公開日2008年8月6日 申請日期2007年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月30日
發(fā)明者任仲友, 余興恩, 杜希陽, 潘懷宇 申請人:西門子(中國)有限公司