[发明专利]用于在第一模式和第二模式之间交替切换持续电流开关的系统和方法

说明书

技术领域

本公开大体上涉及超导系统，并且更具体地涉及用于在磁共振成像(MRI)系统中使持续电流开关在电阻模式和超导模式之间交替切换的系统和方法。

背景技术

超导磁体用于在MRI系统中产生磁场。在一些方法中，来自电源的电流不断地施加到超导磁体来产生磁场。然而，这样的强磁场的产生需要几百安培范围的恒定电流供应。到超导磁体的该恒定电流供应使MRI系统的运行成本增加。

此外，在某些其他技术中，超导磁体被激励以采用持续电流模式操作，其中电流持续地在超导回路中流动而没有来自电源的任何电流供应。特别地，持续电流开关并联耦合于超导磁体和电源。此外，该持续电流开关交替地从正常态切换到超导态以采用持续电流模式操作超导磁体。这些技术广泛地在例如MRI系统等磁性装置中使用。然而，尽管采用正常态操作，但由持续电流开关产生大量的热量。最佳地耗散来自持续电流开关的热量以将开关从正常态转变到超导态而在MRI系统中没有高的冷却剂汽化，这是期望的。

在常规的系统中，超导磁体容置在包含大约2000升液氦(He)的氦容器中。此外，持续电流开关装配在超导磁体周围，其中持续电流开关浸在该氦容器中。因为该设置采用具有数千升液He的大容器，所以该设置不仅制造昂贵，而且对于运输和安装在期望位置(例如，诊断中心)是笨重的。另外，在完成行程直到客户后重新注满几千升液He对于到远程位置的输送可能是不便利的。

此外，这些系统中的液He有时可以在淬火事件期间汽化。汽化的氦从冷却剂池逃逸，磁性线圈浸入该冷却剂池中。从而，每个淬火事件之后是液He的重新注满和磁体的重新斜升斜降(re-ramp)，这是昂贵且耗时的事件。另外，在常规的磁性装置中，需要复杂的外部排放系统以在磁体和/或开关淬火之后通过排放管栈(pipe stack)而排放例如汽化氦的气体。然而，难以安装这些排放管。而且，在一些情形下，氦的排放可能具有环境或监管关注。从而，常规的MRI磁体设计和它们的冷却设置可能需要特定安装要求、在某些区域中不能安装这些系统、和高的维护成本。

发明内容

简短地根据本技术的一个方面，呈现用于在第一模式和第二模式之间交替切换的持续电流开关。该持续电流开关包括真空室。该持续电流开关还包括冷却单元，其设置在该真空室内并且配置成使冷却剂在冷却单元的第一层和第二层之间循环。此外，该持续电流开关包括绕组单元，其设置在冷却单元的该第一层和该第二层中的至少一个上并且配置成当与绕组单元关联的温度在阈值温度以下时使持续电流开关从第一模式切换到第二模式。另外，该持续电流开关包括加热单元，其热耦合于绕组单元并且配置成使绕组单元的温度提高到阈值温度以上来将持续电流开关从第二模式转变到第一模式。

根据本技术的另外的方面，呈现用于在第一模式和第二模式之间交替切换持续电流开关的方法。该方法包括至少将冷却单元和绕组单元设置在真空室内。该方法进一步包括通过使绕组单元的温度降到阈值温度以下而使持续电流开关从第一模式切换到第二模式，其中通过使冷却剂在冷却单元的第一层和第二层之间循环而将温度降到阈值温度以下。该方法还包括通过使绕组单元的温度提高到阈值温度以上而使持续电流开关从第二模式转变到第一模式。

根据本技术的另一个方面，呈现切换系统。该切换系统包括持续电流开关，其设置在低磁场区域中并且配置成在第一模式和第二模式之间交替切换。该持续电流开关包括真空室和冷却单元，该冷却单元设置在该真空室内并且配置成将冷却剂至少存储在冷却单元的第一层和第二层之间。该持续电流开关还包括绕组单元，其设置在冷却单元的该第一层和该第二层中的至少一个上并且配置成当与绕组单元关联的温度在阈值温度以下时使持续电流开关从第一模式切换到第二模式。另外，该持续电流开关包括加热单元，其热耦合于绕组单元并且配置成使绕组单元的温度提高到阈值温度以上来将持续电流开关从第二模式转变到第一模式。此外，该切换系统包括超导磁体，其耦合于持续电流开关，其中该超导磁体配置成基于持续电流开关在第一模式和第二模式之间的切换而产生磁场。

附图说明

当下列详细描述参照附图(其中所有图中相似的符号代表相似的部件)阅读时，本发明的这些和其他特征、方面和优势将变得更好理解，其中：

图1是根据本技术的方面的持续电流开关的截面侧视图；

图2是根据本技术的其他方面的持续电流开关的截面侧视图；

图3是根据本技术的又一个方面的持续电流开关的截面侧视图；

图4是根据本技术的方面的持续电流开关的截面侧视图；