超导磁体的降场电路和方法技术

一种超导磁体的降场电路和方法，所述降场电路包括：磁体线圈，包括多个串联的超导线圈；低温开关，并联于所述磁体线圈的两端；还包括：卸能装置，并联于所述磁体线圈的两端，所述卸能装置导通的阈值电压低于所述磁体线圈产生的感应电压；监测单元，用于监测是否已对所述超导磁体完成降场。本技术方案提供的超导磁体的降场电路和方法，能够在不引发磁体线圈失超的情况下快速有效地完成对超导磁体的降场。

【技术实现步骤摘要】
超导磁体的降场电路和方法
本专利技术涉及磁共振
，特别涉及超导磁体的降场电路和方法。
技术介绍
磁体是磁共振成像(MRI，MagneticResonanceImaging)系统中的核心部件，为成像提供所需要的磁场环境。目前，MRI系统中的磁体可分为永磁体、常导磁体、超导磁体等类型，超导磁体能够产生均匀度好、稳定性高的磁场。图1所示为现有的一种超导磁体的主电路原理图，包括：磁体线圈10、低温开关12、励磁电源13、导线14和失超保护电路(图未示)。磁体线圈10由9个单独的超导线圈串联组成。低温开关12是一段包含加热器的超导线，当给加热器接通电源后，低温开关12中的超导线因温度升高呈高阻状态，低温开关12断开，当撤去加热器的电源后，低温开关12恢复到超导状态，低温开关12闭合。低温开关12并联于磁体线圈10的两端，与磁体线圈10一起密封于装有液氦的液氦罐内。励磁电源13为低电压大电流的直流输出电源，当磁体励磁时，处于室温中的励磁电源13通过导线14向磁体线圈10提供均匀变化的电源电流。励磁开始前，需要断开低温开关12，即给低温开关12中的加热器接通电源。在励磁电源13向磁体线圈提供均匀变化的电源电流过程中，电源电流流过磁体线圈10，只有极小的电源电流流过低温开关12。当电源电流均匀变化到磁体所需要的预定电流时，闭合低温开关12，即撤去低温开关12中的加热器的电源，低温开关12的温度冷却到液氦温度，此时低温开关12变为超导状态。低温开关12闭合后，电源电流由励磁电源13流向低温开关12，励磁电源13提供的电源电流由预定电流向零均匀减小，流过低温开关12的电流由零向预定电流均匀增大，此时，流经低温开关12中的电流的增加量刚好等于励磁电源13提供的电源电流的减少量。当励磁电源13提供的电源电流均匀变化到零时，也即流过低温开关12的电流均匀变化到预定电流时，拆除导线14。此时，在磁体线圈10和低温开关12之间闭环运行的电流维持在预定值。在电源电流从零向预定电流增加的过程中，当电源电流增加到一个较大的电流(例如500A)时，如果电源电流由于某种原因被突然中断，在缺少开关保护措施的情况下，磁体线圈10中的电流只能流过低温开关12。此时低温开关12处于断开状态，其电阻值约为30Ω，电流耗散在低温开关12上的热量将烧毁低温开关12。为保护低温开关12，大多数超导磁体的主电路还包括开关保护单元11。开关保护单元11包括串联的三对整流二极管：整流二极管对11a、整流二极管对11b和整流二极管对11c，每对整流二极管包括两个整流二极管，一个整流二极管的阳极端与另一个整流二极管的阴极端连接。开关保护单元11和低温开关12一样并联于磁体线圈10的两端，与磁体线圈10一起密封于装有液氦的液氦罐内。电源电流被突然中断时，由于开关保护单元11的存在，低温开关12两端的压降一旦超过开关保护单元11导通的阈值电压，开关保护单元11导通，绝大部分电流会流过开关保护单元11，只有极少量电流流过低温开关12，这样避免了低温开关12被烧毁。因此，开关保护单元11对低温开关12起保护作用。在正常的励磁过程中，开关保护单元11必须处于非导通状态，所以开关保护单元11导通的阈值电压要适当高于磁体线圈10的感应电压，其中，其中，是磁体线圈10的电感，是磁体线圈10中电流的变化率，“-”表示感应电压的正负方向与励磁电源13的输出电压正负方向相反。励磁电源13的输出电压为磁体线圈10上的感应电压与导线14上的压降之和。通常地，励磁电源13的输出电压为10V，导线14上的压降为1V至2V，感应电压为8V至9V。超导磁体产生的磁场维持很长一段时间后，由于存在补加液氦、设备维修或者磁场衰减后重新对磁体励磁等情况，需要人为地对超导磁体进行降场。对超导磁体降场就是把磁体线圈10内的电流完全降为零，同时避免降场过程中磁体线圈10和低温开关12产生失超。如果在降场过程中磁体线圈10出现失超，将会引起液氦的大量挥发，造成成本浪费。现有技术中，对磁体的降场是依靠大功率电源内部自身的负载电阻消耗磁体线圈10的电流来完成的。以图1所示的超导磁体主电路为例，在对磁体降场时，将磁体线圈10通过导线14与励磁电源13连接，当励磁电源13的电源电流从零向上均匀变化至预定电流后，断开低温开关12，此时低温开关12中的电流几乎为零，电流在磁体线圈10和励磁电源13之间流动，利用励磁电源13内部自身的负载电阻消耗磁体线圈10中的电流，使电流从预定电流向下均匀变化至零，从而完成降场。然而，由于磁体线圈10的电感L很大，励磁电源13内部自身的负载电阻很小，不足以消耗掉磁体线圈10中的电流，以至于电源电流无法从预定值向下均匀变化至零，也就无法完成对超导磁体的降场。
技术实现思路
本专利技术解决的是由于磁体线圈电感很大所造成的利用大功率电源内部自身的负载电阻无法给超导磁体降场的问题。为解决上述问题，本专利技术提供了一种超导磁体的降场电路，包括：磁体线圈，包括多个串联的超导线圈；低温开关，并联于所述磁体线圈的两端；还包括：卸能装置，并联于所述磁体线圈的两端，所述卸能装置导通的阈值电压低于所述磁体线圈产生的感应电压；监测单元，用于监测是否已对所述超导磁体完成降场。可选的，还包括并联于所述磁体线圈两端的开关保护单元，所述开关保护单元导通的阈值电压高于所述磁体线圈产生的感应电压。可选的，所述监测单元包括第一电流监测仪。可选的，所述监测单元包括第一电压监测仪。可选的，所述监测单元包括磁强计。可选的，所述超导磁体的降场电路还包括第二电流监测仪以及串联的励磁电源和第一控制开关，所述串联的励磁电源和第一控制开关并联于所述磁体线圈的两端，所述第二电流监测仪用于监测流过所述励磁电源的电流。可选的，所述开关保护单元包括串联的第一数量的整流二极管对，所述整流二极管对包括两个整流二极管，一个整流二极管的阳极端与另一个整流二极管的阴极端连接，所述整流二极管为硅整流二极管。可选的，所述卸能装置包括串联的第二数量的所述整流二极管对。可选的，所述卸能装置包括：第一二极管组件，包括第三数量的所述整流二极管对、第四数量的金属模型对、金属垫板和外套绝缘套管的金属横梁，所述金属垫板置于所述整流二极管对及所述金属模型对之间，以串联所有整流二极管对和金属模型对，所述金属横梁用于紧固所述金属垫板，所述整流二极管使用圆盘状封装，所述金属模型对的外形尺寸与所述整流二极管对相同；第二二极管组件，包括第五数量的所述整流二极管对、第六数量的所述金属模型对、所述金属垫板和所述金属横梁，所述第二二极管组件的结构与所述第一二极管组件的结构相同，所述第三数量与所述第五数量之和为所述第二数量，所述第三数量与所述第四数量之和等于所述第五数量与所述第六数量之和；衬托板，用于固定堆叠放置的所述第一二极管组件和所述第二二极管组件；拉杆，通过螺帽固定于所述衬托板的四周；连接板，用于串联堆叠放置的所述第一二极管组件和所述第二二极管组件；绝缘板，置于堆叠放置的所述第一二极管组件和所述第二二极管组件之间，隔离所述第一二极管组件和所述第二二极管组件；第一接线端和第二接线端，通过金属板分别与所述串联的第二数量的所述整流二极管对的两端连接。可选的，所述卸能装置包括并联的两组电阻和整流二极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对超导磁体进行降场的方法，其特征在于，包括：对卸能装置进行预冷，所述卸能装置导通的阈值电压低于磁体线圈产生的感应电压，所述磁体线圈包括多个串联的超导线圈；通过带有接头的导线将串联的励磁电源和第一控制开关并联于所述磁体线圈的两端；通过带有接头的导线将所述卸能装置并联于所述串联的励磁电源和第一控制开关的两端；安装监测单元和第二电流监测仪；闭合所述第一控制开关；观察所述第二电流监测仪，当流过低温开关的电流为零时，断开所述低温开关，所述低温开关并联于所述磁体线圈的两端；断开所述第一控制开关；观察所述监测单元，判断降场是否完成。

【技术特征摘要】
1.一种对超导磁体进行降场的方法，其特征在于，包括：对卸能装置进行预冷，所述卸能装置导通的阈值电压低于磁体线圈产生的感应电压，所述磁体线圈包括多个串联的超导线圈；通过带有接头的导线将串联的励磁电源和第一控制开关并联于所述磁体线圈的两端；通过带有接头的导线将所述卸能装置并联于所述串联的励磁电源和第一控制开关的两端；安装监测单元和第二电流监测仪；闭合所述第一控制开关；观察所述第二电流监测仪，当流过低温开关的电流为零时，断开所述低温开关，所述低温开关并联于所述磁体线圈的两端；断开所述第一控制开关；观察所述监测单元，判断降场是否完成。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述卸能装置包括并联的两组电阻和整流二极管组，每组电阻和整流二极管组包括串联的第七数量的电阻和第八数量的整流二极管，并联时一组电阻和整流二极管组中二极管的阳极端与另一组电阻和整流二极管组中二极管的阴极端连接。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述卸能装置包括第一二极管组件和第二二极管组件，以及衬托板，用于固定堆叠放置的所述第一二极管组件和所述第二二极管组件；拉杆，通过螺帽固定于所述衬托板的四周；连接板，用于串联堆叠放置的所述第一二极管组件和所述第二二极管组件；绝缘板，置于堆叠放置的所述第一二极管组件和所述第二二极管组件之间，隔离所述第一二极管组件和所述第二二极管组件；第一接线端和第二接线端，通过金属板分别与所述串联的第一二极管组件和第二二极管组件的两端连接。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一二极管组件，包括第三数量的所述整流二极管对、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王相得，
申请(专利权)人：上海联影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31