[发明专利]高温超导磁共振磁体

说明书

本发明公开了高温超导磁共振磁体，包括主线圈骨架内筒和套设于其周向外侧的屏蔽筒，主线圈骨架内筒外侧表面套设至少一组高温超导线圈对；而且每一组高温超导线圈对,由相互对称的高温超导线圈单元一及高温超导线圈单元二沿对称面M对称布置相邻的高温超导线圈单元一和/或高温超导线圈单元二之间在主线圈骨架内筒的长度方向上均保持一个间隙；同时屏蔽筒外侧设有至少一组高温屏蔽线圈对，每一组高温屏蔽线圈对由高温超导屏蔽线圈单元一和高温超导屏蔽线圈单元二沿对称面M对称布置。本发明的高温超导磁共振磁体，在10‑20K的工作温度工作，无需使用液氦，降低了磁共振的成本，同时还能够正常地产生极其稳定和均匀的磁共振，提高了磁共振磁体的灵敏度和分辨率。

技术领域

本发明涉及磁共振技术领域，特别是涉及高温超导磁共振磁体。

背景技术

磁体是磁共振的一个重要部件，其作用是产生空间上均匀，时间上稳定的磁场。为了提高磁共振的确灵敏度和分辨率，临床型医用磁共振的磁体通常选用1.5特斯拉或3特斯拉的高场超导磁体。这种磁体的超导线圈绕组必须在极低温的环境中才能保持超导状态，进而正常地产生极其稳定和均匀的磁场。高场磁共振磁体通常由低温超导线圈中的超导电流产生磁场。低温超导磁体工作温度在4K左右，通常需要液氦降温和保持低温状态。这样的磁体结构复杂，制造困难，维护成本高。

磁共振高场超导磁体通常有一个横卧的圆柱体结构,如图一所示。该圆柱结构有一个同轴的圆柱体空间作为样品区。磁体的外形和内部大体呈回旋体结构，其中包括处于室温的磁体外壳，此外壳内部的低温冷屏，此冷屏内部的液氦杜瓦，此杜瓦内部的超导磁体线圈。

超导磁体线圈用于产生高强度高稳定性和高均匀性的磁场，必须保持持久稳定的超导和低温状态。所以磁体线圈被浸泡在低温杜瓦的液氦容器的液氦里，保持4.2K的极低温下。为了有效的阻止外界的热通过传导，对流，或辐射传导至液氦杜瓦而导致液氦的蒸发，超导线圈和杜瓦的低温容器必须放在真空腔和其中的防辐射的冷屏和多层防热辐射薄膜包裹的内部。真空由杜瓦的室温容器维持。但是，无论多好的低温系统也不能完全消除外界的热进入液氦容器，所以还需要一个低温冷头来将液氦汽化成的氦气重新冷却液化为液氦，以保持系统的持续稳定低温状态。

本发明所要解决的技术问题是：如何设计一种在使用高温超导线圈代替低温超导线圈后，仍然能够正常地产生极其稳定和均匀的磁共振的高温超导磁共振磁体，以降低现有的1.5T、3T以及其他磁共振磁体结构复杂，工作温度过低，严重依赖于液氦，制造困难，维护成本高的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种能够在10-20K的工作温度工作，并且无需使用液氦，降低了磁共振的成本，同时还能够正常地产生极其稳定和均匀的磁共振，提高了磁共振磁体的灵敏度和分辨率的高温超导磁共振磁体。

本发明所采用的技术方案是：高温超导磁共振磁体，包括主线圈骨架内筒和套设于其周向外侧的屏蔽筒，

所述主线圈骨架内筒，外侧表面套设至少一组高温超导线圈对，具有长度方向的对称面M；

而且每一组所述高温超导线圈对, 由相互对称的高温超导线圈单元一及高温超导线圈单元二沿对称面M对称布置；

相邻的高温超导线圈单元一和/或高温超导线圈单元二之间，在主线圈骨架内筒的长度方向上均保持一个间隙；

同时所述屏蔽筒，外侧设有至少一组高温屏蔽线圈对，每一组所述高温屏蔽线圈对由高温超导屏蔽线圈单元一和高温超导屏蔽线圈单元二沿对称面M对称布置，工作温度为10-20K。高温超导和低温超导都是超导体，它们的区别是材料的成分不同以及材料特性的不同。在通过电流以后产生磁场这一方面，它们之间没有任何区别。所以它们之间在功能方面，完全可以替代。该布置的好处在于，对称设置的高温屏蔽线圈对具有更好的磁共振均场性能。

优选地，所述高温超导线圈单元一及高温超导线圈单元二、高温超导屏蔽线圈单元一和高温超导屏蔽线圈单元二分别由若干个饼状线圈对依次串联而成；