带有芯吸结构的低温冷却系统技术方案

本发明专利技术涉及带有芯吸结构的低温冷却系统。具体而言，一种低温冷却系统，包括：由外壁和内壁所限定的腔室，该腔室收容至少一个待冷却的构件；与腔室的外壁和内壁中的一者成热接触的芯吸结构；以及传输系统，其与腔室成间隔开的关系并流体地连接至芯吸结构以便往来于芯吸结构输送工作流体。本发明专利技术还提供的是一种包括该低温冷却系统的磁共振成像系统。

【技术实现步骤摘要】
带有芯吸结构的低温冷却系统
本专利技术总体上涉及一种用于成像系统的冷却系统，且更具体而言，涉及一种用于磁共振成像(MRI)装置中的低温冷却系统的芯吸(wicking)结构。
技术介绍
诸如磁共振成像(MRI)装置之类的成像装置通常用于在医疗环境中诊断患者。所产生的磁共振图像是因受外部磁场的存在所影响的、源自身体组织中的原子核的弱磁化图谱(map)。通过检测这些影响，MRI装置产生患者的内部组织和器官的详细图像，由此实现对患者的疾病、创伤以及其它生理症状的诊断。在传统MRI系统中，超导电磁体具有浸浴在诸如液氦之类的低温流体中的众多盘绕线环。该低温流体将盘绕线冷却至极低温度，从而将磁体维持在超导状态中。用于冷却成像装置构件的低温冷却系统利用足量的低温流体来提供局部冷却，由此提高了系统成本而且还增加了系统复杂性。通常，设置绝热材料和诸如真空区域之类的其它传热屏障以将磁体与低温流体隔离，从而阻碍磁体与环境之间的传热。遗憾的是，诸如MRI系统之类的低温系统利用大量冷却剂例如约1000至2000升的氦来向超导线圈和低温容器壁提供局部冷却。常规低温系统中所需的冷却剂非常昂贵。现有系统使用过量的氦来将磁体始终维持在其超导状态中。在现有机器中，超导磁体与内部低温容器壁之间的环形腔充填有液氦，该液氦通常完全或部分地淹没超导磁体。在操作期间，部分淹没的超导磁体线圈的表面处会产生少量热并且全部液氦体积的一部分汽化。此外，即使容纳超导磁体的低温容器采用优良绝热，但来自外部的少量热仍将传入低温容器中而导致另外的液氦汽化。一般而言，MRI装置在其制造工厂充满有液氦，然后被运往可能遍布全球的客户。在这种运输过程中，通常损失了显著大量的液氦。在到达客户地点时，再次使机器充满有液氦。由于高纯度液氦在世界各地的可得性和稀缺性，这可能是非常昂贵的。因此，减小低温容器的总液氦量是有益的。
技术实现思路
通过使用芯吸结构，解决了减小低温系统中在操作期间所需冷却剂量的问题，该芯吸结构与待冷却的构件例如热经其进入系统的壁、低温容器壁、超导磁体或低温系统的单独超导线圈之一成热接触。这在待冷却的构件周围提供了局部冷却结构，以便仅在热进入系统的精确位置处需要液氦。除减小在操作期间所需冷却剂的量外，该芯吸系统改善了单独构件的温度均匀性和低温稳定性并且增强了超导磁体的骤冷稳定性裕度，因为相比于液氦浴仅可部分地淹没磁体的现状，超导磁体现在能够完全由液氦包围。在本专利技术的一方面，一种低温冷却系统包括：由外壁和内壁所限定的腔室，该腔室收容至少一个待冷却的构件；与腔室的外壁和内壁中的一者成热接触的芯吸结构；以及传输系统，其与腔室成间隔开的关系并流体地连接至芯吸结构以便往来于芯吸结构输送工作流体。本专利技术的另一方面提供了一种磁共振成像系统。该磁共振成像系统包括：用以使对象(或受体)成像的成像空间(volume)；包围成像空间的超导线圈结构；以及低温冷却系统。该低温冷却系统包括：由外壁和内壁所限定的腔室，该腔室收容至少一个待冷却的构件；与腔室的外壁和内壁中的一者成热接触的芯吸结构；以及传输系统，其与腔室成间隔开的关系并流体地连接至芯吸结构以便往来于芯吸结构输送工作流体。附图说明当参考附图阅读下文的详细描述时，本专利技术的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，全部附图中同样的附图标记始终表示同样的零件，其中：图1示出了结合本专利技术的一个实施例的磁共振(MR)成像系统的框图；图2是根据本专利技术一个实施例的带有与腔室的内壁成热接触的芯吸结构的“顶部供料”低温冷却系统的端部截面图；图3是根据本专利技术一个实施例的带有与腔室的内壁成热接触的芯吸结构的“底部供料”低温冷却系统的端部截面图；以及图4是根据本专利技术一个实施例的带有与腔室的外壁成热接触的芯吸结构的“顶部供料”低温冷却系统的端部截面图。具体实施方式虽然文中仅示出和描述本专利技术的某些特征，但本领域技术人员将会想到许多修改和变更。因此，应理解，所附权利要求旨在涵盖落入本专利技术的真实精神内的所有此类修改和变更。在说明书和权利要求书中，将参照具有以下含义的多个用语。单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数对象，但在上下文中明确地不同指出除外。如文中在说明书和权利要求书全文所用，近似语可适用于修饰准许改变而不会引起它所涉及的基本功能的变化的任何量化表示。因此，由诸如“约”之类的用语所修饰的值并不限于所指定的精确值。在一些例子中，近似语可对应于用于测量该值的仪器的精度。类似的是，“无”可与一用语相结合地使用，并且可包括微弱的数量，或者痕量，同时仍视为不存在所修饰的用语。如文中所用，用语“可”和“可以”表示在一组情形内发生的可能性；具备指定性质、特性或功能；和/或可通过表达与所限定的动词相关的能力、性能或可能性来限定另一动词。因此，“可”和“可以”的使用表示所修饰的用语对于所指出的能力、功能或用途而言显然是适当的、可胜任的或合适的，同时考虑到在一些情形中所修饰的用语有时可能并非适当的、可胜任的或合适的。例如，在一些情形中，可预期一事件或能力，而在其它情形中，该事件或能力不会发生——这种区别通过用语“可”和“可以”来获得。“可选的”或“可选地”表示随后描述的事件或情形可以发生，也可以不发生，并且该描述包括发生该事件的情况和不发生该事件的情况。用语“包含”、“包括”和“具有”旨在作为包括性的并且表示可能存在不同于所列元件的其它元件。此外，不论何时将本专利技术的特定特征描述为由一个群组的多个元件中的至少一个及其组合构成，都应理解，该特征可包括该群组中的任何元件或由该群组中的任何元件构成，要么是单独地要么是与该群组的任何其它元件相结合。还应理解，诸如“顶部”、“底部”、“向外”、“向内”等用语是为了方便的措词且不应解释为限制性用语。如文中所用，用语“布置在…上方”或“布置在…之间”指的是二者被固定或布置成直接接触和通过在二者之间设置有介入层而间接地固定或布置。如前文所述，本专利技术的一个实施例提供了一种低温冷却系统。该低温冷却系统包括：由外壁所限定的腔室；布置在该腔室内的至少一个热源；芯吸结构；传输系统；以及与热源成间隔开的关系布置在该腔室内的散热器(heatsink)。芯吸结构与热源成适形接触(或共形接触)。传输系统布置成用以接收来自芯吸结构的液体的至少一部分。参照图1，示出了根据本专利技术一个实施例的磁共振成像(MRI)系统10的主要构件。该系统的操作从包括键盘或其它输入装置13、控制面板14和显示屏16的操作员控制台12进行控制。控制台12通过链路18与单独的计算机系统20通信，该计算机系统使操作员能够控制图像的产生和在显示屏16上的显示。计算机系统20包括通过背板20a彼此连通(或通信)的多个模块。这些模块包括图像处理器模块22、CPU模块24和用于存储图像数据阵列的本领域中称为帧缓冲器的储存器模块26。计算机系统20连结到用于存储图像数据和程序的磁盘存储器28和磁带驱动器上，并通过高速串行链路34与单独的系统控制装置32通信。输入装置13可包括鼠标、操纵杆、键盘、轨迹球、触摸活性屏、光棒、语音控制装置或任何类似和相当的输入装置，并且可用于交互式几何指示(geometryprescription)。系统控制装置32包括通过背板32a连接在一起的一组模块。这些模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温冷却系统，包括：由外壁和内壁所限定的腔室，所述腔室收容至少一个待冷却的构件；芯吸结构，其与所述腔室的所述外壁和所述内壁中的一者成热接触；以及传输系统，其与所述腔室成间隔开的关系并流体地连接至所述芯吸结构以便往来于所述芯吸结构输送工作流体。

【技术特征摘要】
2011.09.23 US 13/2420571.一种低温冷却系统，包括：由外壁和内壁所限定的腔室，所述腔室收容至少一个待冷却的构件；芯吸结构，其与所述腔室的所述外壁和所述内壁中的一者成热接触；以及传输系统，其与所述腔室成间隔开的关系并流体地连接至所述芯吸结构以便往来于所述芯吸结构输送工作流体。2.根据权利要求1所述的低温冷却系统，其特征在于，所述芯吸结构包括烧结粒子。3.根据权利要求1所述的低温冷却系统，其特征在于，所述芯吸结构具有小于100纳米的孔隙大小。4.根据权利要求1所述的低温冷却系统，其特征在于，所述芯吸结构具有范围在100纳米至1微米内的孔隙大小。5.根据权利要求1所述的低温冷却系统，其特征在于，所述芯吸结构具有范围在0.1W/mK至400w/mK内的热导率。6.根据权利要求1所述的低温冷却系统，其特征在于，所述芯吸结构包括至少一种从以下材料组成的群组中选择的材料：不锈钢、铝、铜、二氧化硅、过渡金属的氧化物、陶瓷、聚合物。7.根据权利要求1所述的低温冷却系统，其特征在于，所述芯吸结构包括至少一种从以下材料组成的群组中选择的材料：不锈钢、铝、铜、AlN、BN、二氧化硅、聚合物。8.根据权利要求1所述的低温冷却系统，其特征在于，所述芯吸结构具有范围在200μm至5mm内的厚度。9.根据权利要求1所述的低温冷却系统，其特征在于，所述低温冷却系统是磁共振成像系统的构件。10.根据权利要求1所述的低温冷却系统，其特征在于，所述传输系统还包括联接至所述芯吸结构的桥接结构。11....

【专利技术属性】
技术研发人员：HP雅各布斯德博克，JH齐亚，EW斯陶特纳，邓涛，江隆植，WL埃恩齐格，W尚，Y利沃斯基，KM阿姆，G齐特弗，T张，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：