[发明专利]一种用于磁共振成像的2T传导冷却超导磁体

说明书

本发明公开了一种用于磁共振成像的2T传导冷却超导磁体，包括有脉管制冷机、冷头套筒、外层杜瓦、多层绝缘、辐射屏蔽层、支撑拉杆、稳态开关、线圈组件、电流引线、柔性镀锡铜编织物、底部支撑；所述脉管制冷机放置在与磁体真空容器分离的冷头套筒中，外层杜瓦与线圈支架之间通过支撑拉杆连接；辐射屏蔽层和外层杜瓦之间设置有多层绝缘以减少辐射漏热；所述辐射屏蔽层通过多个螺栓连接到脉管制冷机的一级冷头，脉管制冷机的二级冷头通过柔性镀锡铜编织物与线圈支架连接；线圈支架上缠绕有超导线圈。本发明的磁体尺寸较小，成本较低，不需要任何低温冷却工质，采用具有成本效益的NbTi线制作超导线圈,磁体采用主动屏蔽，可用于人体四肢的成像。

技术领域

本发明涉及超导磁体的磁共振成像领域，具体涉及一种用于磁共振成像的2T传导冷却超导磁体。

背景技术

磁共振成像(MRI)是一种广泛应用于非侵入性医学诊断的可视化技术。随着科技的发展，磁共振成像(MRI)技术已经成为临床诊断、介入治疗和认知科学中最有用的诊断和治疗手段之一。所需要高稳定性和均匀性的强磁场，通常由超导磁体产生。使用液氦是将超导磁体冷却到其工作温度的最常见方法,由于液氦具有较高的制备及运输成本而且难以获得是目前存在的一个主要问题。因此，有必要开发无需低温冷却工质液氦的核磁共振成像装置，使用传导冷却技术将超导磁体冷却到其工作温度。

发明内容

本发明提供了一种2T用于磁共振成像的传导冷却超导磁体。使用传导冷却技术将超导磁体冷却，其具有尺寸小，成本低，不需要低温冷却工质的特点。磁体采用具有成本效益的NbTi线绕制，采用主动屏蔽，可用于人体四肢的成像。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于磁共振成像的2T传导冷却超导磁体，包括有脉管制冷机、冷头套筒、外层杜瓦、多层绝缘、辐射屏蔽层、支撑拉杆、稳态开关、线圈组件、电流引线、柔性镀锡铜编织物、底部支撑；所述线圈组件包括线圈支架、超导线圈；

所述脉管制冷机放置在与磁体真空容器分离的冷头套筒中，外层杜瓦与线圈支架之间通过支撑拉杆连接；辐射屏蔽层和外层杜瓦之间设置有多层绝缘以减少辐射漏热；所述辐射屏蔽层通过多个螺栓连接到脉管制冷机的一级冷头，脉管制冷机的二级冷头通过柔性镀锡铜编织物与线圈支架连接；线圈支架上缠绕有超导线圈。

进一步的，超导线圈缠绕在高热导率铝合金制成的线圈支撑上；所述超导线圈采用NbTi绕组线圈，绕组线圈的导线采用横截面为1.2×0.75mm的矩形截面导线，NbTi导线的铜超比为7；所述高热导率铝合金的热导率为2000W/mK，NbTi绕组线圈中间是室温孔。

进一步的，该磁体包括十个同轴线圈；两个外部线圈与八个内部线圈在相反的方向上产生磁场用于有源屏蔽，其中八个内部线圈缠绕在内线圈支架上，两个外部线圈安装在对应的外部线圈支架上，这种具有主动屏蔽线圈配置的组合，能够在长度相对较短的磁体的情况下产生所需均匀性的场，线圈组件的轴向长度为580mm，该磁体在中心160mm DSV区域内，磁场的设计峰峰均匀性优于10ppm。

进一步的，所述线圈组件被封闭在容器中，内部有真空度达到10^-5Pa；支撑拉杆由G10环氧/玻璃纤维复合材料制成，被焊接到外层杜瓦内壁与线圈支架之间，以减少漏热。

进一步的，脉管制冷机放置在与磁体真空容器分离的冷头套筒中，通过螺栓连接冷头上的法兰将一、二级冷头分别压在相应的导热部分上；将铟箔施加在接触表面上，以改善热界面。

进一步的，在线圈组件周围安装有所述铜辐射屏蔽层，一级冷头铜头置于辐射屏蔽层上；在辐射屏蔽层周围采用多层绝缘，以减少从外层杜瓦到屏蔽层的辐射漏热。

进一步的，每个线圈尺寸公差在±0.2mm以内的，所有线圈在缠绕过程中都在4K温度下用环氧树脂浸渍。