[发明专利]带有超导性闭合的HTS匀场的磁组件

说明书

一种在MR设备中的磁组件，包括低温恒温器以及设置在其中的超导性的主场磁线圈系统以用于产生磁场，设有匀场装置以用于磁场在低温恒温器内部的空间上的均匀化和用于调整空间上的延伸，所述匀场装置具有至少一个超导性闭合的带有HTS层的匀场导体电路，其中，所述匀场导体电路关于z轴具有圈数0，并且所述HTS层形成在几何结构上能够展开到一平面上的面，使得在由所述HTS层形成的面中的两个任意的点之间的间距或短程线通过到一平面上的几何结构上的展开改变不多于10％，通过所述HTS层形成的面的几何结构上的展开的内和/或外轮廓描述了非凸形的曲线。由此实现了借助于电的匀场如在带有HTS使用线圈的高场磁体或HTS磁体的情况下在10K至80K的温度时来改进场均匀性。

技术领域

本发明涉及在磁共振设备中的磁组件，该磁组件包括低温恒温器以及设置在其中的超导性的主场磁线圈系统，以用于在围绕处于z轴上的点z＝0设置的工作体积中沿z轴的方向产生磁场，其中，在所述低温恒温器内部设置有匀场装置以用于调整由所述主场磁线圈系统在所述工作体积中产生的空间分布和/或用于使所述磁场在空间上均匀化，所述匀场装置具有至少一个超导性闭合的带有HTS(＝高温超导体)层的匀场导体电路，其中，所述匀场导体电路关于z轴具有圈数0，并且所述HTS层形成在几何结构上能够如此展开到一个平面上的面，使得在由所述HTS层形成的面中的两个任意的点之间的间距或短程线通过到一个平面上的几何上的展开改变了不多于10％。

背景技术

这种磁线圈组件由US 8,965,468 B2已知。

超导体能够在实践上在没有欧姆损失的情况下运载电流。所述超导体尤其在需要高的电流强度的场合使用，由此也在磁线圈中使用。

超导性磁体系统的使用领域包括不同的应用领域、尤其是包括磁共振方法。为了在这种方法中实现良好的分辨率，磁场必须在探测体积中具有高的均匀性。利用产生场的磁线圈的几何结构上的设置能够优化超导性磁体的基本均匀性。

超导性的NMR(＝核磁共振)磁体通常由NbTi或Nb₃Sn线材制成。由于由Nb₃Sn的临界磁场导致的限制，在当前对于最大可达到的场强度存在大约23.5T的上限。这在NMR中相应于1000MHz的质子共振频率。

为了在UHF(＝超高场)磁体中达到较高的场强度，必须采用替代的导体材料。就此而言在当前主要研究出的是使用HTS带式导体(例如ReBCO、BSCCO或铁磷族元素化物)。在此，UHF磁体通常不是完全由HTS材料制成。出于成本原因反而有利的是，HTS材料仅用于最内部的部段，并且以传统的“低温超导体”(LTS)技术(也就是说以NbTi和/或Nb₃Sn)制造背景磁体。

HTS带式导体还使用在运行温度4.2K(液态的氦)的磁体系统中，在其中LTS线圈不会起作用。这尤其包括无制冷剂的磁体系统，所述非低温的磁体系统主动地由低温冷却器冷却到10–80K的温度上。

磁场的z分量B_z能够围绕在z＝0处的磁中心在轴线上根据球函数来展开(在柱坐标中)：

其中，是所配属的勒让德多项式。系数A_nm和B_nm被称为(场)梯度。n为阶，m为勒让德多项式的次。带有m＝0的梯度为轴上梯度，带有m≠0的梯度为离轴梯度。如果所有系数A_nm和B_nm对于0n＝k-1都消失，则称为k阶的均匀度。这种均匀度理论上利用磁组件的合适的设计来实现。但因为会出现不可避免的生产技术上的不准确性，所以磁组件的实际上的场分布情况与这种理想的形式有所偏差。为了补偿这种偏差，在用于共振谱学的磁体中设置有所谓的匀场。