[发明专利]包括超导磁体组件和冷却取样头部件的NMR设备

说明书

一种包括超导磁体组件和冷却取样头部件的NMR设备。超导磁体组件包括低温恒温器、真空箱和制冷台，包括NMR取样头，其包括：冷却取样头部件；低温冷却器，其具有第二和第一冷却台，冷却剂从第一冷却台上的热交换器被引导到逆流热交换器的第一入口，从第二出口被引导到第二冷却台上的热交换器、再到冷却取样头部件并且再到低温恒温器真空中的热交换器。冷却剂从第二出口被引导到低温恒温器真空中的热交换器或在氦箱的悬挂管中的热交换器和第二入口，使得冷却剂的进入温度和回流温度均低于第一冷却台的操作温度至少5K。可以降低液氦的蒸发速率或在无冷却剂低温恒温器中冷却超导磁体线圈系统。

技术领域

本发明涉及一种NMR设备，其包括超导磁体组件，该超导磁体组件包括低温恒温器，该低温恒温器具有真空箱和可在<100K的操作温度下操作的制冷台(stage)并包括超导磁体线圈系统，所述超导磁体线圈系统包括：冷孔，在其中接合低温恒温器的室温通路；NMR取样头，其包括冷却到在操作期间提供的<100K的操作温度的取样头部件；至少两个台的低温冷却器，其具有布置在绝热壳体中的在<35.4K的操作温度下的第二冷却台和具有大于第二冷却台的操作温度的操作温度的第一冷却台；逆流热交换器，其包括提供在绝热壳体中的用于两个相对的冷却剂流的两个入口和两个出口；用于将冷却剂从低温冷却器的第一冷却台上的热交换器直接或间接地引导到逆流热交换器的第一入口中的冷却管线；将冷却剂从逆流热交换器的第二出口直接或间接地引导到低温冷却器的第二冷却台上的热交换器的冷却管线；将冷却剂引导到冷却取样头部件或冷却取样头部件上的热交换器的冷却管线；以及将冷却剂引导到低温恒温器真空中的热交换器的冷却管线。

例如，这种组件可以从EP 1655616 A1或US 2006/0096301 A1(参考文献[1])中了解到。

背景技术

本发明涉及的应用领域例如是在磁共振光谱(＝NMR)或磁共振成像(＝MRI)中用于冷却超导磁体线圈系统和用于冷却NMR取样头的部件的低温系统。然而，本发明的应用性不限于此。

超导磁体线圈系统在低温恒温器中运行，以保持温度低于超导体的转变温度。通常，低温恒温器具有真空箱，其中布置一个或多个低温箱，每一个低温箱包含冷却剂(例如液态氦或液态氮)。超导磁体线圈系统被安装在最冷的低温箱中。这导致超导磁体线圈系统以高度稳定和均匀的方式被冷却。在池中冷却的这种系统例如在NMR光谱仪中是常规的。在这些系统中，由于输入低温箱的热量确保了冷却剂连续蒸发，因此必须定期重新填充冷却剂。作为替代，冷却剂可以通过低温恒温器上的低温冷却器冷凝，或者通过将超导磁体线圈系统和/或低温恒温器的一个或多个辐射屏蔽罩附着到低温冷却器的冷却台来实现冷却。

为了安装NMR取样头，低温恒温器的真空箱通常设置有进入超导磁体线圈系统的冷孔的室温通路。鉴于在室温下操作NMR取样头对信号质量不利，所以使用包括冷却部件的NMR取样头。这种NMR低温取样头的各种设计是已知的。通常，在低温恒温器的室温通路中附着NMR低温取样头，以便在这种情况下被布置在单独的绝缘箱中并通过冷却回路冷却的冷却部件可移除。然而，也已知至少部分地固定在低温恒温器的绝缘真空中的NMR低温取样头。

用于冷却超导磁体线圈系统和用于冷却NMR取样头的部件的各种低温系统是已知的，其特别关于磁体组件和NMR取样头在基于仪器的单元中的机械集成并且关于用于冷却磁体线圈系统和NMR取样头的低温系统的部件的普通用途而不同。

US 2012/0242335 A1(参考文献[2])、US 2007/0107445 A1(参考文献[3])、US2005/0202976 A1(参考文献[4])和US 2006/0130493 A1(参考文献[5])公开了包括NMR低温取样头的组件，这种NMR低温取样头附着在磁体组件的低温恒温器的室温通路中，以便可移除。

在US 2007/0107445 A1、US 2005/0202976 A1和US 2006/0130493 A1中，通过普通低温冷却器来冷却磁体组件的低温恒温器的NMR低温取样头和各部分。