[发明专利]超导磁体用减振型冷头容器

说明书

技术领域

   本发明涉及超导磁体用冷头容器，特别适用于液氦零挥发超导磁共振成像和磁共振谱仪超导磁体的超导磁体用减振型冷头容器。

背景技术

 目前，核磁共振整体成像系统根据细胞原子核带微磁性的特点，可以对人体的某一部位施加特殊的可变磁场，然后观测某种原子在磁场中的状况变化，辅以计算机图象分析技术，便可以获得人体组织的信息，帮助确定病变部位。超导磁体在医学的应用已取得重大成果，超导磁体与我们熟知的永磁体、电磁体相比，具有体积小、重量轻、耗能极少、磁场强度高的特点。在医学磁共振领域，为了获得稳定高质量的图像，必须使用一定高的场强超导磁体。

超导核磁共振一般使用液氦作为制冷介质, 为超导线圈建立和保持超导环境, 因此磁体采用多层真空绝热结构, 但由于结构支撑等多种因素, 不可能完全阻止热传导, 所以液氦会以蒸发的形式带出导入的热量, 以维持4. 2K 的温度。为减少液氦的蒸发, 超导核磁共振上一般都配有制冷系统以提供冷量, 减少液氦蒸发。制冷系统包括冷头、压缩机、水冷机组三个部分。冷头是制冷部件,为超导磁体提供4K和50K 两级低温。零挥发超导磁体杜瓦容器主要由4.2K, 50K 和300K 三个双壁筒式容器以及颈管，冷头容器及其它配套的零部件组成。其中50K容器为冷屏，4.2K，300K容器用304无磁不锈钢制成。50K冷屏用以减小液氦温度与室温之间的辐射传热的。

    磁共振成像要求超导磁体具有高均匀度的磁场。制冷机安装于冷头容器内用于冷却磁体低温系统。Gifford-Mcmahon制冷机(简称GM制冷机)是一种回热式小型低温制冷机，它利用绝热放气膨胀(又称为西蒙膨胀)原理获得低温，具有结构简单、运转可靠、性能稳定、使用寿命长等许多优点。与其他制冷机相比GM制冷机具有制冷量大的特点，被广泛用于磁共振成像超导磁体中。但GM制冷机内活塞运动会产生振动，振动通过各连接装置传至整个磁体，将影响磁场的均匀性。从而对扫描图像质量产生影响。为防止振动对磁共振成像系统产生影响，在冷头容器的设计中可以通过截断振动的传播路径来避免振动的传播。减小振动传递的方法有避免使用硬的热连接，以及使用波纹管等减振装置。脉冲管制冷机由于没有运动活塞，因而与GM制冷机相比几乎没有振动。使用脉冲管制冷机也是减小振动提高成像质量的方法。随着脉冲管制冷机制冷量的不断增大已可替代GM制冷机用于冷却磁体低温系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可同时适用于GM制冷机和脉冲管制冷机的超导磁体用减振型冷头容器。

 本发明的技术方案是：

一种超导磁体用减振型冷头容器，包括冷头容器上法兰、冷头容器下法兰、波纹管、一级不锈钢薄壁管、冷头容器一级传热法兰、二级不锈钢薄壁管、磁屏蔽筒、底部连接波纹管等几部分组成。所述冷头容器上法兰和冷头容器下法兰之间设有减振波纹管，一级不锈钢薄壁管上部与冷头容器上法兰通过氩弧焊连接，下部与冷头容器一级传热法兰通过真空钎焊连接，冷头容器一级传热法兰下部连接有二级不锈钢薄壁管，二级不锈钢薄壁管底部设有波纹管，二级不锈钢薄壁管外套设有磁屏蔽筒； 所述冷头容器内设置GM制冷机或脉冲管制冷机。

如图2所示， GM制冷机一级冷头与冷头容器一级传热法兰不接触，GM制冷机的GM制冷机一级冷头与冷头容器一级传热法兰之间间距为0.5毫米至1.5毫米。 GM制冷机二级冷头位于二级不锈钢薄壁管内，其底部装有翅片式冷凝器。

如图3所示，所述脉冲管制冷机的脉冲管制冷机一级传热法兰压接在冷头容器一级传热法兰上，其高度由调整密封环调整。同时脉冲管制冷机的脉冲管制冷机翅片式冷凝器换热面积大于GM制冷机翅片式冷凝器，从而弥补脉冲管制冷机制冷量小的缺点。

如图4，所述特征在于冷头容器上法兰固定在制冷机支撑支架上。支架高度可通过螺栓调节。冷头容器下部连接有室温真空容器。若使用脉冲管制冷机，上法兰通过固定螺栓固定在下法兰上，对脉冲管制冷机提供支撑 。这时可不使用支撑支架，从而简化了安装过程，使整个磁体更加紧凑。

    所述特征磁屏蔽筒材料通常为高纯度的无氧铜或铝。为提高其屏蔽效果内外表面上可附着一层伍德合金。

 本发明的有益效果是：

 本发明提出的冷头容器，能有效避免制冷机振动传递至整个磁体。并且该冷头容器能同时适用于GM制冷机和脉冲管制冷机。通过更换制冷机上部调整密封环对不同制冷机在长度方向进行补偿。若使用GM制冷机时，制冷机置于冷头容器内，但不与冷头容器传热法兰直接接触。制冷机通过独立的支撑结构，将振动传至地面。