本发明专利技术涉及超导磁体装置及磁共振成像系统，其既能够避免使用高成本的铝合金线圈架又能够有效地降低失超压力，与现有技术相比，该超导磁体装置包括覆盖线圈架和线圈的挡板，挡板与线圈之间留有间隙。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁共振成像(MRI)设备领域，具体涉及超导磁体装置以及包括该超导磁体装置的磁共振成像系统。
技术介绍
磁共振成像系统中的超导磁体装置需要利用致冷剂(例如，液氦)将超导线圈冷却到临界点以下的温度。为此，在制造这样的超导磁体装置时，需要将超导线以干式或湿式缠绕到线圈架上(一般需要缠绕多个线圈以维持稳定的场强)，在真空室中用环氧树脂浸溃缠绕而成的线圈，然后在该真空室中将线圈置于低温容器中，并向低温容器注入致冷剂，从而使线圈浸泡在致冷剂中。图I是现有的超导磁体装置的结构图，该超导磁体装置采用目前广泛采取的内外·两层线圈&线圈架结构，其中多个内层线圈4缠绕在内层线圈架I上，多个外层线圈3缠绕在外层线圈架2上，支架5位于内层线圈架I与外层线圈架2之间，用于将这两个线圈架组装起来，支撑外层线圈架2，并使其相对于内层线圈架I固定。在超导磁体装置的生产或工作过程中，当超导线圈发生失超时，超导线中的电流和线圈架/低温容器中感生的涡流所产生的焦耳热会使超导线圈周围的致冷剂迅速沸腾汽化，在这种情况下，致冷剂的体积急剧膨胀。由于低温容器在短时间内的排气能力有限，因此这时低温容器内的压力(以下称之为“失超压力”)会迅速上升。显而易见，失超压力过高会给低温容器的安全性，乃至于超导磁体装置的可靠性带来严重的隐患。在现有技术中，已提出以下三种方案用以消除该隐患I)加固低温容器，使其能够承受较高的失超压力。该方案的缺点是通常需要使用更多的不锈钢或铝合金材料来加固该低温容器的结构，因而增加了成本。2)加大排气通道和排气口。该方案的缺点是排气通道和排气口的尺寸受到安装空间的限制，并且一味地加大排气通道和排气口(尤其是在超导磁体装置中使用较大的颈管设计的情况下)会增加低温容器的额外热负荷。3)利用电阻率和热导率较低的铝合金制造线圈架。该方案能够有效地降低失超压力，但是采用这种铝合金的成本较高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种既能够避免使用高成本的铝合金线圈架又能够有效地降低失超压力的超导磁体装置，该超导磁体装置包括第一线圈架；由超导线缠绕在所述第一线圈架上而形成的第一线圈，覆盖第一线圈架和第一线圈的挡板，该挡板与第一线圈之间留有间隙。在第一线圈发生失超时，该挡板有助于延缓第一线圈上的热量散发到致冷剂中的速度，从而降低了失超压力。所述超导磁体装置可以进一步包括套在第一线圈架和第一线圈外部的第二线圈架；由超导线缠绕在第二线圈架上而形成的第二线圈；位于第一线圈架与第二线圈架之间的支架，用于支撑第二线圈架并使第二线圈架相对于第一线圈架固定。所述支架可以通过螺栓连接第一线圈架和第二线圈架，第一线圈架和第二线圈架可以由铝5083或者铝AC4A制成。优选地，所述超导磁体装置可以进一步包括覆盖第二线圈架和第二线圈的挡板，该挡板与第二线圈之间留有间隙。在内外两层线圈&线圈架都被挡板覆盖的情况下，失超压力得以进一步降低。优选地，所述挡板上设有多个孔。所述多个孔可以在所述挡板上均匀分布。在非失超状态下，挡板上的孔有助于保持挡板两侧的液体和气体的正常流通，而在失超状态下，孔的尺寸可以限制挡板内侧的热量散发到挡板外侧的液体中的速度。所述挡板可以为由非金属材料制成的板材。优选地，所述非金属材料为玻璃纤维 增强塑料。如上所述，采用热导率低的材料有助于降低失超压力。所述支架通过螺栓、焊接、螺钉或者铆钉连接第一线圈架和第二线圈架。第一线圈架和第二线圈架由铝5083或者铝AC4A或类似铝合金制成。此外，本专利技术还提供一种磁共振成像系统，包括如上所述的超导磁体装置。综上所述，本专利技术实施例提供的技术方案有效降低了失超压力、提高了超导磁体装置的可靠性，并且没有必要选择热导率更低的材料作为线圈架或者更为坚固的低温容器，从而减少了线圈架和低温容器的材料成本。下文将以明确易懂的方式通过对优选实施例的说明并结合附图来对本专利技术上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。附图说明图I是现有的超导磁体装置的结构图。图2是采用不同线圈架材料的超导磁体在发生失超时的失超压力和磁场衰减随时间变化的曲线图。图3是本专利技术实施例提供的超导磁体装置的结构图。附图标记列表I :内层线圈架/第一线圈架2 :外层线圈架/第二线圈架3 :外层线圈/第二线圈4:内层线圈/第一线圈5:支架6 :挡板具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术进一步详细说明。前面提到，利用电阻率和热导率较低的铝合金制造线圈架能够有效地降低失超压力。从这个思路出发，本专利技术实施例首先利用分别具有两种典型的线圈架铝5083(AL5083)线圈架和铝AC4A(AL AC4A)线圈架的超导磁体进行了失超测试。其中在低温物理性能上，铝5083的电阻率和热导率较低，但是当前采用铝5083的成本较高。如图2所示，失超测试的结果表明，采用铝5083线圈架的超导磁体的磁场衰减得较快，并且失超压力较低。具体而言，铝5083线圈架相对于铝AC4A线圈架，峰值失超压力低O. 5巴。此外，从图2中的曲线图可以看出，对于采用这两种材料的线圈架的超导磁体，磁场衰变都需要大约7秒，而峰值压力出现在10-12秒的时刻。这表明，从线圈&线圈架到致冷剂的导热速度越低，液体的沸腾汽化速度越慢，因而峰值失超压力越低。因此，使用热导率低的材料有助于降低低温容器的峰值失超压力。同时，线圈&线圈架吸收的热量增加也有利于降低峰值失超压力。在此基础上，本专利技术提出一种既避免使用高成本的铝合金线圈架又能有效降低失超压力的超导磁体装置，包括线圈架；由超导线缠绕在线圈架上而形成的线圈；覆盖线圈架和线圈的挡板，该挡板与线圈之间留有间隙。 图3是本专利技术实施例提供的超导磁体装置的结构图。该超导磁体装置也采用内外两侧线圈&线圈架的结构，其框架基本与图I所示的现有超导磁体装置的框架相同，主要区别在于，该超导磁体装置还包括挡板6。如图3所示，挡板6覆盖内层线圈架I和内层线圈4，并与内层线圈4之间留有小的间隙。在安装时，可以将挡板6固定在支架5上，或者可以利用其它部件来固定挡板6。挡板6可以由热导率低的非金属材料的板材制成，例如由玻璃纤维增强塑料(GRP)制成。如图3所示，可以在挡板6上设置一些孔，这有利于在非失超状态下，使液体和气体流保持正常的温度环境。而在失超状态下，由于受到孔的尺寸的限制，在短时间内挡板6与内层线圈架I之间的间隙内的气体不会快速穿过这些孔，相应地，液体也不容易穿过这些孔进入间隙而触及内层线圈架I和内层线圈4的表面。因此，内层线圈架I和内层线圈4一直被气体膜围绕。该气体膜的存在显著减少了在短时间内散发到液态致冷剂中的热量。因此，这种结构可以延缓致冷剂的沸腾并降低失超压力。这些孔可以均匀分布在挡板6上，也可以基于气体和液体流量分析来确定孔在挡板6上的位置和分布。此外，除了在内层线圈架I和内层线圈4上覆盖挡板6之外，还可以在外层线圈架2和外层线圈3上覆盖挡板(未示出)，从而进一步降低失超压力。在本专利技术实施例中，支架5通过螺栓连接内层线圈架I和外层线圈架2。当然，支架5与内层线圈架I和外层线圈架2的连接方式不限于此，还可以通过螺栓、焊接、螺钉、铆钉等其它连接方式将支架5与内层线圈本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超导磁体装置，包括：第一线圈架(1)；由超导线缠绕在第一线圈架(1)上而形成的第一线圈(4)，覆盖第一线圈架(1)和第一线圈(4)的挡板(6)，该挡板(6)与第一线圈(4)之间留有间隙。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：余兴恩，李安峰，陈显资，
申请(专利权)人：西门子深圳磁共振有限公司，
类型：发明
国别省市：
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