[发明专利]用于响应于磁场控制超导磁体系统的冷却回路的方法和设备

说明书

一种被配置为控制被设置在对流冷却回路内的气体的流动的阀。能够经由被设置在低温恒温器内的至少一个导电线圈生成的磁场来在打开位置与关闭位置之间致动所述阀。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2013年7月26日递交的美国临时专利申请号61/858785的权益，此处通过引用将其并入本文。

技术领域

本发明总体而言涉及用于与低温环境中的超导永磁体一起使用的对流冷却回路。

背景技术

超导磁体被用在各种背景下，包括核磁共振(NMR)分析，以及磁共振成像(MRI)。为了实现超导性，磁体被保持在接近绝对零度的温度的低温环境中。通常，磁体包括一个或多个导电线圈，所述一个或多个导电线圈被设置在低温恒温器中并且电流通过所述一个或多个导电线圈进行循环以创建磁场。

存在许多方式来将(一个或多个)导电线圈维持在低温环境中，使得它们在正常操作期间为超导的。

一种方法是采用冷却回路中的一个或多个冷却管来将气体在(一个或多个)导电线圈与冷站之间进行循环，从而从(一个或多个)导电线圈和冷站传递热量。冷站通常为具有相对大的热质的一些结构，并且能够被用于在制冷系统被关断或不操作时短时段地将导电线圈保持为冷。每当冷站处于比(一个或多个)导电线圈更低的温度处时，(一个或多个)这样的冷却管都可以有效地将热量从导电线圈传递到冷站。

然而，在一些情况下，低温恒温器内的状况有可能退化，并且磁体(即，(一个或多个)导电线圈)的温度可能开始升高。例如，如果针对低温环境的制冷能力丧失时，例如由于针对压缩器的电源的损失(即，断电)，这能够发生。在特定点处，如果对低温恒温器内磁体的环境的冷却未恢复，则磁体的温度将升高，以达到所谓的临界温度，其中，磁场将“淬灭”并且磁体会将其磁能转换为热能。在这种情况下，(一个或多个)导电线圈的温度能够升高到远高于冷站的温度，并且冷站的热沉容量能够被浪费。此外，如果冷站由(一个或多个)导电线圈加热，则其能够需要由低温恒温器的制冷系统再次冷却，以便将超导磁体系统带回到正常操作。这能够使得从淬灭恢复的时间被延长。

额外地，在一些超导磁体系统(例如，所谓的“无液氦(cryofree)系统”)中，磁体被维持在真空环境中并且通过被填充有低温流体(例如液氦)的密封系统(例如，冷板)被冷却。在这样的系统中，有益地，在真空环境内的冷站上或附近提供吸气器，从而吸收可以被释放到真空中的杂散分子，因为这样的杂散分子能够成为用于热传递的机构。在这种情况下，如果允许冷站加热，则已经由吸气器捕获的杂散分子可以被释放到腔中。如果发生这种情况，则能够需要低温恒温器的昂贵且耗时的真空抽气以移除所释放的分子。

因此，在其中导电线圈温度升高的情况下，如磁场被淬灭，期望将导电线圈与冷站热断开或隔离，使得来自导电线圈的热量不加热冷站。更具体地，在其中磁场被淬灭并且导电线圈温度升高的情况下，期望断开冷却回路，所述冷却回路否则会将热量从导电线圈传递到冷站。

然而，因为冷却回路通常在内部具有高气体(例如，氦气)，被设置在高真空环境中，并且在非常低的低温温度处操作，因此人工阀或电磁操纵阀(其也具有大的热耗散)并不非常适于控制冷却回路内的流，例如以当导电线圈由于淬灭而被加热时阻止冷却回路内的循环。

因此，将期望提供一种用于当导电线圈由于淬灭而被加热时，自动阻止冷却回路内的循环，而无需外部控制的方法和设备。

发明内容

本发明的一个方面能够提供一种方法，包括：经由由被设置在低温恒温器内的至少一个导电线圈生成的磁场来在关闭位置与打开位置之间致动对流冷却回路的阀，其中，对所述阀的致动控制被设置在所述对流冷却回路内的气体的流动。

在一些实施例中，所述方法还能够包括还包括经由具有被设置在其中的液氦的密封系统来冷却导电线圈。