[发明专利]用于磁共振成像的铁磁屏蔽罩

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振成像领域，更具体地并不限于磁共振成像系统的制冷器的磁屏蔽。

背景技术

通常在施加电流的情况下，使用可忽略电阻的超导线圈从而获得期望大小的磁场来产生磁共振成像(MRI)的磁场。通常超导性要在几开的温度范围内获得，例如在4至10开的范围内，这例如也是液态氦的沸腾温度。一旦磁线圈冷却到这样的超导水平，由于可忽略的线圈电阻，甚至在施加的电源去除后，电流也将持续在线圈中流动，从而保持较强的、稳定的磁场。

在一般的磁共振成像系统中，主超导磁线圈设置在圆柱形压力容器中，该压力容器位于真空容器内并在中心区域形成成像腔。该主磁线圈在成像腔内形成强磁场，为能精确成像该磁场必须非常均匀且在实际上恒定。

超导温度能由液态制冷剂的沸腾获得，一般使用压力容器中的液态氦。但是，给MRI系统稳定地提供液态氦以及氦的存储和使用都是困难和昂贵的。

因而，MRI系统通常使用机械置换型制冷器来再冷凝和再循环沸腾的氦气。制冷器不仅被用于再冷凝液态氦而且用于直接冷却超导线圈。一种能提供足够量的冷却能力的制冷器使用了稀土金属材料例如Er₃Ni，HoCu₂或ErNiCo。两级制冷器的移动活塞经常是指置换器。稀土金属材料是第二级或冷却级的热交换器的一部分，并由此也是置换器的一部分。由于磁转变，稀土金属材料的往复运动在4至10开的超导温度范围产生相对高的热容量，因此能够进行低温的操作。但是，稀土金属材料也具有不可忽略的磁特性。它们能够被超导主磁体的局部磁场磁化，并且表现得类似于移动磁体，其能够在超导主磁体的成像体积中引起磁场波动和噪声。这将导致在获得的图像中出现不能接受的类似重影的图像伪像，并由此造成制冷器在高分辨率扫描过程中经常被关闭。这使得扫描过程复杂化和降低了制冷器的使用寿命。

欧洲专利申请EP0955555公开了一种用于氦再冷凝磁共振成像器的具有超导套筒的制冷器。其中，在制冷器外壳的端部，磁超导屏蔽套筒环绕稀土金属置换器的一部分。该屏蔽套筒接近于制冷器的冷却头，与稀土金属置换器的移动所产生的磁场磁性耦合，并且90-270°地环绕冷却头，其是热耦合的。由稀土金属置换器的磁化和移动产生的磁场所感应的罩内超导电流与感应的磁场相对立，并将MRI成像体积与由稀土金属置换器的移动所产生的时间和空间变化的磁场屏蔽开来。

除了超导材料的相对高成本，还不得不进一步保证超导屏蔽罩也被冷却到超导温度的水平。

因此，本发明的目的是提供一种改进的制冷器组件，包括非常低的成本和更高效的稀土金属热交换器的铁磁屏蔽罩。

发明内容

本发明提供了一种制冷器组件，其具有对冷却液进行再冷凝的稀土金属热交换器，用于冷却超导磁体或直接冷却磁共振成像装置的超导磁线圈。这里的制冷器组件包括至少部分环绕制冷器组件的稀土金属热交换器的铁磁材料屏蔽罩。

本发明基于超导磁体的局部磁场中磁化稀土金属材料的移动在成像区域的超导磁体的磁场中导致了四个主要噪声源。这四个噪声源将在下面进行描述：

1)第一噪声源是由于稀土金属材料的往复移动所引起的磁化稀土金属材料相对于成像体积的距离变化。

2)稀土金属热交换器是两级制冷器的移动置换器的一部分。

置换器的机械循环导致了稀土金属热交换器的热力循环。因此在置换器的机械循环过程中，热交换器产生温度梯度并且稀土金属材料改变了其温度。

温度改变导致了稀土金属材料的磁化强度的改变，从而引起成像区域中磁场的噪声。

3)第三噪声源是由于主磁场沿着稀土金属材料往复路径的的不均匀性造成的。主磁场的磁场梯度导致稀土金属材料磁化的改变，从而引起成像区域中的主磁场的磁场噪声。

4)移动的磁化稀土金属热交换器能够在组件的电传导元件中引起涡流。该涡流能够产生磁场从而扰乱成像区域中的磁场。

由于降低了图像质量，由移动的稀土金属热交换器在成像区域内主磁场中引起的磁场波动和噪声是不利的，有时甚至会达到在扫描过程中不得不将制冷器关闭的程度。

依照本发明，在稀土金属热交换器可移动的区域中至少部分环绕稀土金属热交换器的铁磁材料屏蔽罩被用于降低由稀土金属热交换器位置处的主磁体所产生的磁场的强度。从而降低了稀土金属热交换器的磁化，并且作为结果降低了由移动稀土金属热交换器在装置的成像区域内的磁场中引起的噪声。

本发明特别有利于它减少了由稀土金属热交换器位置处的主磁场产生的磁场梯度。由此减少了稀土金属热交换器在其往复运动期间的磁化变化。