[发明专利]超导低温环境用超低温冷却系统

说明书

本发明所公开的超导低温环境用超低温冷却系统，包括超低温制冷机和常温箱体，还包括置于常温箱体内的第一低温真空箱和置于第一低温真空箱内的第二低温真空箱，超低温制冷机包括一级冷头和二级冷头，一级冷头安装于第一低温真空箱内，二级冷头安装于第二低温真空箱内，第一低温真空箱的进气口通过第一热交换管与第二低温真空箱的出气口连接，第一低温真空箱的出气口通过第二热交换管与第二低温真空箱的进气口连接，第二热交换管上安装有使第一低温真空箱和第二低温真空箱内的气体相互循环交换的气体循环驱动装置。通过循环预冷的方式，以进一步提升冷却效率，并且电能功率效果较低，节约能源，降低使用成本。

技术领域

本发明涉及一种核磁成像设备用超导冷却技术领域，尤其是涉及一种超导低温环境用超低温冷却系统。

背景技术

磁体是磁共振成像系统和磁共振波谱分析系统的核心部件。磁体可根据产生磁场的原理，分为永磁、电磁、超导。而超导磁体具有磁场强度高，重量轻，均匀性和稳定性好等众多优势。超导磁体利用超导材料在某一温度下电阻降低为零的现象制作而成的磁体，通常可以分为高温超导磁体和低温超导磁体。目前磁共振领域主流采用低温超导铌钛合金材料，超导磁体线圈置于温度一般在4K左右(4K温度为：零下-269摄氏度)的超导低温环境中。目前，低温超导技术主要采用两种技术方案，一种是采用液氦浸泡式，顾名思义，即将磁体浸泡于真空低温液氦杜瓦中。这种方式只要液氦不挥发就能维持磁体的稳定工作。然而自然界中氦资源含量极微，加之氦是重要的战略资源，价格呈逐年上升的趋势，目前价格已达20-30美元一升，一般一台磁共振成像磁体液氦用量在几百至几千升，这显著增大了磁体的成本，不利于磁共振系统设备和技术的推广和普及。另外一种是采用制冷机直接冷却的方式。利用4.2K 制冷机由热传导冷却方式冷却磁体，其最大的好处是使用方便，无需消耗液氦，但由于低温制冷机制冷效率较低，磁体和系统的设计必须优化传导冷却的要求，大型超导磁体制冷时间过长，采用制冷机直接冷却磁共振成像用超导磁体冷却周期往往需要几周甚至更长，且冷却效率低下。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而设计的一种提升冷却效率和降低使用成本的超导低温环境用超低温冷却系统。

本发明所设计的超导低温环境用超低温冷却系统，包括超低温制冷机和常温箱体，其特征在于，还包括置于常温箱体内的第一低温真空箱和置于第一低温真空箱内腔的第二低温真空箱，超低温制冷机包括一级冷头和二级冷头，一级冷头与第一低温真空箱的外壁接触，二级冷头与第二低温真空箱的外壁接触；第一低温真空箱缠绕有第一热交换管，第二低温真空箱的内腔中设置有第二热交换管，常温箱体的内腔中设置有气体循环驱动装置；第二热交换管的一端贯穿第一低温真空箱和第二低温真空箱与第一热交换管连接，其另一端也贯穿第一低温真空箱和第二低温真空箱与气体循环驱动装置的进气口连接，气体循环驱动装置的出气口与第一热交换管连接。

作为优选，还包括置于第二低温真空箱内腔中的液氦存储罐，第二热交换管包括第一管体和第二管体；第一管体的一端和第二管体的一端均对接在液氦存储罐，第一管体的另一端贯穿第二低温真空箱下端和第一低温真空箱的上端后与第一热交换管连接，第二管体的另一端贯穿第二低温真空箱下端和第一低温真空箱的上端后与气体循环驱动装置的进气口连接，液氦存储罐与第二低温真空箱的内壁紧贴。