[发明专利]带有冷却的超导励磁线圈支承体以及用于线圈冷却的方法

说明书

技术领域

本文公开的主题一般涉及超导磁体，并且更具体地说，涉及用于冷却超导磁体的系统和方法。

背景技术

使用氦贮存器对超导线圈(例如，构成磁共振成像(MRI)磁体的超导线圈)进行低温冷却。这些MRI系统的其中一些的低温冷却系统包括冷头(coldhead)，其操作成再凝结已汽化了的致冷剂以在系统操作期间持续冷却超导励磁线圈。

此外，这些MRI磁体在线圈赋能期间可能经受大的轴向和径向电磁(EM)力。在MRI系统中，励磁线圈可能在径向上是自支承的。但是，在轴向上，由于很大的线圈间作用力，励磁线圈需要在线圈边缘处有通过与支承结构(例如，线圈架)连结的支承体。

当励磁线圈在例如赋能期间径向膨胀时，由于线圈支承体与励磁线圈之间的粘滑运动而生成并释放摩擦热。生成的热可能使得线圈的局部区域过热，并构成正常区(normal zone)，其中导体丧失超导属性，并转变到正常电阻状态。该正常区将由于焦耳热和热传导的原因而扩散到整个线圈，这导致失超事件(quench event)。这种失超伴随以氦快速沸腾从浸没励磁线圈的致冷剂池中溢出。每次失超，然后对磁体进行重新填充并重新加料(re-ramp)，这是成本高昂且耗时的事情。

已使用不同的装置和方法以在启动和稳态操作期间冷却线圈。例如，已使用不同的传导冷却方法。但是，这些传导冷却方法是欠效率的。

发明内容

根据多种实施例，提供一种超导线圈支承布置，其包括：超导线圈和至少一个支承柱，该至少一个支承柱支承超导线圈并限定其中用于存储冷却流体的罐。该超导线圈支承布置还包括：耦合到超导线圈并连接到至少一个支承柱的多个冷却管，其中，多个冷却管配置成经其中传递冷却流体。

根据其他实施例，提供一种用于超导磁体的多级冷却布置。该多级冷却布置包括：其中有冷却液的多个液体冷却罐、耦合到超导磁体的线圈的多个冷却管和配置成将沸腾的冷却液再凝结的冷头。该多级冷却布置还包括隔热罩和连接在多个冷却管之间并且(i)直接连接到冷头或(ii)经隔热罩连接到冷头的流体分隔器。

根据又一些实施例，提供一种用于冷却超导磁体的线圈的方法。该方法包括：将多个冷却管耦合到超导磁体的线圈并构成至少一个线圈支承体，该至少一个线圈支承体其中有冷却流体罐并配置成支承超导磁体的线圈。

附图说明

图1是根据多种实施例构成的、用于超导线圈磁体的带有冷却的集成线圈架的简化框图。

图2是图示根据多种实施例构成的冷却布置的磁共振成像(MRI)磁体系统的简化框图。

图3是图示根据多种实施例构成的冷却布置的MRI磁体系统的示意图示。

图4是根据多种实施例构成的带有冷却的集成线圈架的分解透视图。

图5是根据多种实施例构成的带有冷却的集成线圈架的透视图。

图6是根据多种实施例构成的具有冷却管的单个线圈的透视图。

图7是图5和图6的集成的线圈架的剖面图。

图8是图示根据多种实施例构成的冷却路径的集成线圈架的透视图。

图9是图示拆除线圈的情况下的、根据多种实施例构成的冷却路径的集成线圈架的透视图。

图10是图示根据多种实施例构成的隔热罩的集成线圈架的透视图。

图11是根据多种实施例构成的热虹吸冷却回路的示意框图。

图12是图示根据多种实施例的、从隔热罩接收气体供给的冷头的框图。

图13是其中可实现根据多种实施例构成的冷却布置的MRI系统的示图。

具体实施方式

当结合附图阅读时，将更好地理解前文概述以及某些实施例的下面的详细描述。就附图图示多种实施例的功能块的示意图而言，这些功能块不一定指示硬件之间的划分。因此，例如这些功能块的其中一个或多个可以在单件硬件或多件硬件中实现。应该理解，多种实施例不限于附图中示出的布置和实现方式。

正如本文所使用的，以单数形式或不定冠词“一”开头引述的元件或步骤应理解为不排除多个所述元件或步骤，除非是明确地指出了此类排除。而且，对“一个实施例”的引述无意解释为排除也并入所引述的特征的额外实施例的存在。而且，除非明确地相反指出，否则“包括”或“具有”含具体属性的一个或多个元件的实施例可以包含不含该属性的额外的此类单元。