[发明专利]磁共振成像(MRI)设备和用于MRI设备的低温恒温器

说明书

一种设备(100)包括：外部壳体(211)；内部容器(212)，其被布置在外部壳体内；冷头(260)，其具有被布置在外部壳体内的第一级(261)并具有用于接触内部容器的内部的第二级(262)；孔口(215)，其从内部容器的内部延伸到外部壳体的外部；第一热交换器(302a)和第二热交换器(302b)；第一热屏(213)，其被布置在内部容器和外部壳体之间；以及第二热屏(214)，其被布置在内部容器与第一热屏之间。第一热屏被热连接到冷头的第一级和第一热交换器并与内部容器和外部壳体隔热。第二热屏被热连接到第二热交换器并且与内部容器、外部壳体、第一热屏和冷头隔热。

技术领域

本发明主要涉及磁共振成像(MRI)设备和用于冷却用于MRI设备的磁体的超导线圈的低温恒温器。

背景技术

超导磁体系统被在多种环境中使用，这些环境包括核磁共振(NMR)分析和磁共振成像(MRI)。为了实现超导性，将磁体保持在温度接近绝对零度的低温环境中。通常，磁体系统包括一个或多个导电线圈，其充当一个或多个磁体并被设置在低温恒温器中且由诸如液氦之类的低温流体进行冷却以保持超导性。低温流体又通过制冷单元进行冷却，该制冷单元包括压缩机，该压缩机驱动冷却单元或“冷头”，以便将低温恒温器中的温度保持成接近绝对零度，使得用于磁体的超导性的条件持续存在。

然而，例如在低温恒温器的运输期间，通常并不为该制冷系统供电。在那种情况下，低温恒温器内的低温流体的温度将开始升高。如果长时间不向该制冷系统供电(例如可能是运输期间的情况)，这将最终致使一些或全部低温流体例如通过通常被包括在超导磁体系统中的排放口或释压阀蒸发掉并被损失掉。实际上，如果运输时间过长，则整个液氦存货(inventory)可能被损失掉。具有高氦损失率的低温恒温器可能呈现出困难的物流问题，这是因为必须对运输时间进行仔细管理，以避免氦存货被完全耗尽，从而在到达时导致温暖的氦容器，这可能是在目的地所要解决的复杂而昂贵的问题。

此外，可能的是，在系统安装之后，例如由于压缩机的故障或由于用于操作该压缩机的交流(AC)电网供电的损失，导致制冷系统可能变得无法运转，从而关闭超导磁体系统的制冷。当不再向压缩机供应电力并且冷头停止对低温流体进行冷却时，低温恒温器内的状况劣化并且磁体的温度将开始升高。从某种程度上来说，如果并不重新施加电力以恢复对磁体环境的冷却，则磁体的温度将升高以达到所谓的临界温度，在该临界温度下，磁体将“失超(quench)”并将其磁能转换为热能，从而加热低温恒温器内的低温流体。这又可能导致部分或全部的低温流体蒸发并通过排放口或释压阀损失。此外，热量可能损坏设备的磁体和/或其它部件。

在那种情况下，一旦恢复电力，使磁体返回到超导操作可能需要更换低温恒温器内的损失掉的低温流体，随后将磁体冷却回到低于临界温度，将导线连接到该磁体以便将来自外部电源的电流重新施加到该磁体，从而使磁场再生，并且随后再次将磁体与外部电源断开连接。此外，如果失超所产生的热量致使磁体或其它部件受损，则可能需要进行修理或更换。

该恢复过程可能是昂贵而耗时的。通常，必须将经过培训的技术人员派遣到超导磁体系统所在的设施(例如，医疗中心或医院)，并且必须向低温恒温器供应可能是非常昂贵的新的低温流体(例如液氦)以弥补失超期间所损失掉的流体。

因此，会期望提供一种低温恒温器，该低温恒温器可在由于运输、功率损失或故障所导致的制冷损失的情况下呈现出降低了的低温材料(例如，氦)的损失率。

发明内容