[发明专利]一种超导开关测试用工艺装备

说明书

本发明公开了一种超导开关测试用工艺装备，包括低温密封容器、多根电流引线和一个超导开关支架；超导开关支架位于所述低温密封容器内；超导开关支架上通过卡箍固定有一个或多个超导开关；电流引线具有上、下两个接头，上接头位于低温密封容器的顶盖的上方与外部电源连接，下接头位于低温密封容器内部与待检测的超导开关相连接；超导开关的加热器通过带绝缘皮铜线引出至所述低温密封容器外部；超导开关的超导线密排并通过绝缘胶带紧固在超导开关支架上。本发明的超导开关测试用工艺装备，可以实现无需切换、直接搭载多个超导开关测试，减少液氦损耗，降低切换工时损耗与低温损失，降低磁共振超导磁体硬件重大损坏的概率。

技术领域

本发明涉及一种超导开关测试用工艺装备，尤其适用于磁共振成像超导磁体的超导开关测试。

背景技术

随着超导技术、低温技术、磁体技术、电子和计算机技术等相关技术的快速发展，超导磁共振成像系统技术和磁体技术得到了飞速发展，已广泛应用于临床，成为医学影像领域中不可缺少的一员。磁共振成像设备通常由磁体系统、射频系统、梯度系统、计算机系统及其他辅助设备等五部分构成。磁体系统主要是提供高均匀度和高稳定性的静磁场。目前低场磁共振系统主要为永磁体，部分低场开放式磁共振系统也开始使用超导磁体，而高场磁共振主要为超导磁体。

目前磁共振系统用超导磁体主要采用液氦浸泡冷却的方式，超导线圈在低温条件下获取超导特性后，需要通过外部电源，经由电流引线及磁体内部电缆来给超导线圈充电，从而达到所需的磁场。若需要去掉磁场，合理的方式也是需要通过外部电源，经由电流引线及磁体内部电缆来给超导线圈放电。

在现有技术中，磁共振设备中大部分使用了超导磁体系统。由于长期运行的需要，这种超导磁体系统往往被设计成能够进行闭环模式运行，也就是让超导电流位于液氦罐内部的环路中，以极小的衰减率持续流动。

为了实现闭环运行，超导磁体线圈的正负极和励磁电源之间，需要并联接入超导开关的支路(开关加热器)。

励磁前，给紧贴或者包含于超导开关的加热器两端施加电压，加热其附近的超导开关的超导线，从而使超导开关由关闭的工作模式(超导态)进入到打开的工作模式(电阻态)；随即，通过励磁电源逐渐爬升输出电流。

由于超导开关的支路处于电阻态，绝大部分电流都会进入到超导磁体线圈所在的支路，由此达到向超导磁体线圈励磁的目的；待磁体线圈内的电流达到预设值后，停止励磁电源输出电流的爬升，撤去施加在超导开关加热器两端的电压。外界加热消失后，随着温度的下降，超导开关会由打开的工作模式(电阻态)进入到关闭的工作模式(超导态)。

此时，通过励磁电源逐渐降低输出电流。由于超导开关支路处于超导态和超导开关通常只具有微小电感的特性，随着励磁电源输出电流的减少，超导开关上的电流会逐渐增加，而具有较大电感的超导磁体线圈上流动的电流基本不变化；当励磁电源输出电流降为零时，超导开关和超导磁体线圈上拥有同样的电流，形成了一个电流闭环。此时可以将励磁电源和超导磁体正负极之间的连接断开。

可以看到，进入了闭环运行后，超导磁体可以维持一种近似零能耗的长期持续运行。而实现闭环模式运行的一个重要组成部分就是超导开关在关闭(超导态)和打开(电阻态)两种工作模式之间的切换。在传统和已知的技术中，这个状态切换大多是由开关加热器来实现的。同时也存在一些特殊的技术，通过施加外部磁场或者外部应力，来实现超导开关的打开和关闭状态之间的切换。

超导开关良好的性能在励磁与使用过程中占了比较关键的作用，一种超导开关测试用工艺装备则是对超导开关良好的性能起到质量管控与质量保证的作用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种超导开关测试用工艺装备，可以实现无需切换、直接搭载多个超导开关测试，从而保证磁共振超导磁体在励磁与使用过程中可以减少液氦损耗，降低切换工时损耗与低温损失，降低磁共振超导磁体硬件重大损坏的概率，从而进一步降低人工成本与质量成本。