提供与热连接件热接触但电绝缘的管状导电体的组件制造技术

本发明专利技术在用于低温恒温器的角塔中在热连接件和管状导电体之间提供了一种改进的接头。该接头导热但电绝缘，成本低，生产简单，并且可提供优越的电绝缘性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种提供与热连接件(thermal link)热接触但电绝缘的管状导电体的组件。
技术介绍
图1显示了例如可用于保持核磁共振成像(MRI)系统的磁性线圈的低温恒温器。致冷剂容器1容纳液态致冷剂2。致冷剂容器内处于液态致冷剂液面上方的空间3可被挥发性的致冷剂填充。致冷剂容器容纳在真空套筒4内，该真空套筒4用于通过减小致冷剂容器1的传导或对流加热的可能性，来减小从环境温度流入致冷剂2中的热量。在致冷剂容器1和真空套筒4之间的真空空间内可设有一个或多个隔热罩5。这些隔热罩用于减小从外部到达致冷剂容器1的辐射热量。设置有允许从外部进入致冷剂容器内的入口颈6。该入口颈用于填充致冷剂容器，以提供通往电流引线及其它容纳在致冷剂容器内的超导线圈接线的入口，并且提供了沸腾挥发出的气态致冷剂的逸出路径。为了将电流引入到电磁线圈中，必须在线圈上形成两个电连接。通常存在正极和负极DC连接。如图1所示，通常穿过低温恒温器主体来形成负极连接，而正极连接形成为穿过管状导电体10，其一般被称作正极管(positive tube)。该正极管必须与低温恒温器正极管10的导电部分电绝缘，致冷剂正极管10通常为通入致冷剂容器内的薄壁不锈钢导电管。电引线9将正极管连接到设备上，例如用于NMR或MRI磁体的超导线圈(未示出)上。正极管10还可以连接到致冷剂外部的电流源上，以便将电流引入到致冷剂内的设备中。正极管10通常连接至电流源的正极端子上，同时提供穿过低温恒温器结构的负极电流回路。由于正极管10经入口颈6从致冷剂容器1延伸到外部，因此它就提供了进入致冷剂容器的热流路径。通常通过将正极管10热连接到冷却部分、例如连接到隔热罩5上来解决这一问题。在所示的低温恒温器中，通过提供正极管以处于热连接但电绝缘的方式穿过其中的热连接件18，来实现这一点。热连接件在正极管10与隔热罩5之间提供了热传导。在热连接18内设置通道，以便为其他连接提供入口，用于填充致冷剂，以及允许气态制冷剂在急冷情况下逸出。正极管10通常容纳在角塔(turret)12内，角塔12通常是另一种薄壁不锈钢管。角塔12的下部本身容纳在波纹管14内。在适当的位置，波纹管形成致冷剂容器1的一部分。波纹管14通常是一种直径比正极管10和角塔12都要大的薄壁不锈钢管。波纹管容纳了向下延伸到致冷剂容器1内的正极管10和角塔12的一部分长度。波纹管14所允许的正极管10和角塔12的延伸长度增加了它们的热路径长度，并因而有助于减少进入致冷剂容器的热通量。波纹管结构可用于调节在致冷剂容器1、隔热罩5和外真空腔4之间的热膨胀及其它相对运动的差异。图2显示了根据现有技术的固定式正极管的入口颈6。正极管10通常包括用作用于将电流引入致冷剂容器1内设备中的导电体的薄壁不锈钢管。这种设备通常可以是用于MRI系统的超导磁线圈。由于电流回路一般要穿过低温恒温器结构，因此正极管必须与其它导电部件绝缘。比较理想的是，通常可通过致冷机将正极管10冷却到大约50K的温度。通过在热量到达致冷剂容器1之前消除从外界沿正极管10的材料而进入致冷剂容器1的热量，这就可用于减少进入致冷剂容器1的热流。如图2所示，提供了与角塔12机械接触并热接触的热截断体(thermal intercept)16。在一个优选实施例中，角塔12的分段结合在热截断体16内的合适形状的通道内，以使单件传热材料、通常为铜从角塔12的外部延伸到其内部。通过沿传导路径到达致冷机的热传导，来对该热截断体16进行冷却。所讨论的致冷机通常是两级致冷机中的第一级，该致冷机将热截断体16冷却到大约50K。为了给正极管10提供所需的热学冷却和电绝缘，设置了热连接件18，其将角塔12的内表面连接到正极管10的外表面上。热连接件18和热截断体16通常是单个铜块，其中角塔12的分段结合在热截断体16内的合适形状的通道内。在这种实施例中，热连接件18简单地指热截断体的位于角塔12内的那一部分。热连接件18还必须在正极管10和角塔12之间提供电绝缘。热连接件18优选还为正极管10提供机械支撑。通过经由角塔12的材料而至热截断体16的热传导，来对热连接件18进行冷却。根据现有技术，通过以下工艺来满足这些要求。至少在预定与热连接件18接触的区域中围绕管10的带内，利用氧化铝对通常为不锈钢管的正极管10进行等离子喷涂。然后，至少在预定与热连接件18接触的区域中围绕管10的带内，在已利用氧化铝进行了喷涂的区域中的至少一部分内，利用铜对正极管进行等离子喷涂。因此，至少在预定与热连接件18接触的区域内围绕管的带内，所形成的结构包括涂覆有氧化铝电绝缘层的不锈钢管，该氧化铝层又被涂覆上铜导电层。这些层强机械结合强度好，并且具有导热性。然而，正极管10的不锈钢以及铜覆层被电绝缘隔开。热连接件18的内径通常略大于涂覆上铜和氧化铝的正极管的外径。尽管在图2不清楚，但是设置了穿过热连接件18的肾形通路，以允许用于其它维护、致冷剂填充以及在急冷情况下供致冷剂气体逸出的通路。热连接件18在正极管10上滑动到适当位置。随后，至少在适当区域内对热连接件18和正极管10进行充分的加热，以允许这二者之间接缝的软钎焊。热连接件10软钎焊在正极管上的铜涂覆层上。所得电绝缘在100V下测得为低于10MΩ。这种方法至少具有以下缺点等离子喷涂工艺很难实施并且成本高。用于等离子喷涂的氧化铝以及在正极管上所形成的氧化铝层是吸潮的，因此需要进行仔细的干燥、处理以及储存。氧化铝内的潮气能够引起电击穿，从而导致正极管和低温恒温器结构之间的电短路，这会导致该部分无用，因为该部分将不可能再向致冷剂容器1内部的设备提供电流。为了进行钎焊，必须将热连接接头及正极管加热到焊料的熔点以上。这是一个费时的步骤，并且需要适当的工艺设备。在涂敷焊料之前，必须涂敷焊剂，以清洁并准备好正极管和热连接件的表面。焊剂的化学特性意味着它会损坏周围的金属。通常用水洗掉焊剂所留下的任何残留物，这会弄湿氧化铝层，因此必须随后进行仔细干燥。
技术实现思路
因而，本专利技术的目的是解决现有技术的至少某些缺陷，同时形成可提供足够的电、热及机械性能的结构。因而，本专利技术提供了如下所述的根据本专利技术的方法和装置。附图说明通过下文中仅以实例方式给出的结合附图的某些实施例的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征及优点将更加显而易见，其中图1显示了典型低温恒温器的截面，例如用于容纳MRI应用中的超导磁体并且受益于本专利技术的低温恒温器；图2显示了根据现有技术的容纳在角塔内并热连接到热截断体上的正极管；图3显示了根据本专利技术一实施例的固定式正极管维护角塔的放大细节。图3所示部分对应于图2中描绘出的区域III。具体实施例方式根据本专利技术，热连接件18未焊接到正极管10上。相反，根据本专利技术，利用例如为环氧树脂的粘合剂，在正极管10和热连接件18之间形成导热但电绝缘的机械接头20。所用的粘合剂必须是导热但电绝缘的。在本专利技术的某些实施例中，所使用的粘合剂是ECCOBOND285环氧树脂或STYCAST2850FT环氧树脂，这两者都可以从美国Billerica MA的Manning路46号的Emerson&Cuming公司购得。可以通过掺入催化剂Catalyst 9或Cat本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于结合在角塔（１２）内以提供通往低温恒温器的致冷剂容器（１）的入口的组件，所述组件包括：　　　　管状导电体（１０）；以及　　　　在所述管状导电体的外表面和所述角塔（１２）的内表面之间处于热接触的可导热的热连接件（１８），所述导热热连接件（１８）通过导热但电绝缘的粘合剂层（２０）而机械结合在所述管状导电体上，所述粘合剂层（２０）形成于所述管状导电体和所述热连接件的相应相配表面之间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：NJ贝尔顿，R霍恩斯比，GS佩特里克，
申请(专利权)人：西门子磁体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]