專利名稱：一種低溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，特別是一種磁體系統(tǒng)工作磁場穩(wěn)定性較高的 低溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
低溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)可提供高穩(wěn)定度、高均勻度、高場強(qiáng)的磁場，是高性能MRI (高 性能醫(yī)療用核磁共振成像儀)等相關(guān)裝置的首選磁體系統(tǒng)。低溫超導(dǎo)磁體的超導(dǎo)線繞組通 常需要溫度很低的工作環(huán)境。通常，該低溫工作環(huán)境采用一個內(nèi)充低溫液體(通常為液態(tài) 氦)的容器提供，超導(dǎo)線繞組浸泡在其中。由于低溫液體尤其是液氦價格昂貴，為了減少低 溫液體汽化、蒸發(fā)導(dǎo)致的損耗，通常使用制冷機(jī)進(jìn)行冷卻。用于上述用途的一些類型的制冷機(jī)，例如GM型制冷機(jī)，在其回?zé)崞髦泻写判圆?料。在制冷機(jī)工作時，該磁性材料做往復(fù)運動，從而產(chǎn)生頻率為1-1. 2Hz的甚低頻電磁干 擾。這種電磁干擾作用于磁體系統(tǒng)的工作磁場，結(jié)果將導(dǎo)致工作磁場的均勻性和穩(wěn)定性降 低，對于MRI磁體系統(tǒng)而言，將降低MRI系統(tǒng)的成像質(zhì)量。目前，為了屏蔽上面提到的甚低頻電磁干擾，一般采取屏蔽結(jié)構(gòu)或屏蔽裝置。例 如，中國國家知識產(chǎn)權(quán)局2007年5月2日公開的公布號為CN1957429A的專利申請公開了 一種利用純度至少為99. 999%的導(dǎo)電材料(例如銅、鋁)制成的屏蔽結(jié)構(gòu)，屏蔽源自制冷機(jī) 的甚低頻電磁干擾。該技術(shù)方案，需要獲得相當(dāng)高純度的材料，成本很高；另外單層的屏蔽 結(jié)構(gòu)屏蔽效果不理想。中國國家知識產(chǎn)權(quán)局2007年8月8日公開的公布號為CN101012982A的專利申 請公開了一種利用超導(dǎo)材料制成的磁屏蔽裝置，但是該磁屏蔽裝置需要特殊制造的超導(dǎo)材 料，成本非常高。另外，日本專利特開平2-161260公開了一種在制冷機(jī)自身的周圍，設(shè)置由導(dǎo)磁性 材料構(gòu)成的屏蔽結(jié)構(gòu)，該技術(shù)方案增加了制冷機(jī)自身結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性，并且當(dāng)制冷機(jī)冷卻 級被氦氣包圍時，存在由高溫區(qū)向低溫區(qū)的固體熱傳導(dǎo)問題。因此，目前的技術(shù)方案不同程 度的存在屏蔽效果欠佳，成本較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種能夠有效屏蔽制冷機(jī)中所含磁性材料運動時產(chǎn)生的甚低頻電 磁干擾，以保證獲得穩(wěn)定工作磁場的低溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)。本發(fā)明一種低溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，包括由內(nèi)層殼體和外層殼體組成的杜瓦容器、位 于杜瓦容器真空夾層中的至少一層導(dǎo)熱屏以及至少部分位于杜瓦容器真空夾層中的制冷 機(jī)；超導(dǎo)繞組被包圍在杜瓦容器之內(nèi)，制冷機(jī)內(nèi)含有磁性材料，基本圍繞制冷機(jī)中磁性材料 運動的區(qū)域設(shè)置的磁屏蔽罩至少具有中間存在間隙的兩層屏蔽體。本發(fā)明一種低溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其磁屏蔽罩的屏蔽體之間通過絕緣材料制成的支 撐件相互連接，并且電絕緣。
本發(fā)明一種低溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其磁屏蔽罩與制冷機(jī)無機(jī)械連接。本發(fā)明一種低溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其磁屏蔽罩通過由導(dǎo)熱性良好的絕緣材料制成的 固定件與內(nèi)層殼體連接。本發(fā)明一種低溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其磁屏蔽罩的屏蔽體的材料為純度高于99. 95% 的鋁、銅或者采用電工純鐵。本發(fā)明一種低溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其屏蔽體可以為一個整體或者為多部件組合在一 起的整體。由于本發(fā)明所述的低溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的磁屏蔽罩為多層結(jié)構(gòu)，電磁波的電磁能量 穿透該磁屏蔽罩需要經(jīng)過多次的反射、折射、吸收、透過過程，因此屏蔽效果優(yōu)于單層結(jié)構(gòu) 的磁屏蔽結(jié)構(gòu)。另外，該屏蔽結(jié)構(gòu)安裝于杜瓦容器真空夾層溫度最低的部位，并且不與其它 部位連接，可以使屏蔽體獲得最大電導(dǎo)率或磁導(dǎo)率的同時，避免高低溫區(qū)間的固體熱傳導(dǎo)， 而且不影響制冷機(jī)的拆裝。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進(jìn)行描述。圖1應(yīng)用本發(fā)明的MRI低溫超導(dǎo)磁體的剖視圖；圖2本發(fā)明磁屏蔽罩安裝部位的放大圖。
具體實施例方式如圖1所示，一種MRI低溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，4K的內(nèi)層殼體1和300K外層殼體3組 成杜瓦容器，超導(dǎo)繞組16位于內(nèi)充液氦的杜瓦容器中，在杜瓦容器的真空夾層內(nèi)設(shè)置40K 導(dǎo)熱屏2。制冷機(jī)8安裝在杜瓦容器真空夾層內(nèi)的低溫頸管4和高溫頸管7中。磁屏蔽罩 6環(huán)繞包圍該低溫頸管4設(shè)置。該實施例中，示出的是一種GM型兩級制冷機(jī)。該制冷機(jī)8的第一級冷卻級9冷 卻40K導(dǎo)熱屏2，第二級冷卻級11冷卻連接于杜瓦容器4K的內(nèi)層殼體1上的冷凝器12，從 而使已蒸發(fā)的氦氣體重新凝結(jié)成液態(tài)滴回。正常工作狀態(tài)下，制冷機(jī)第二級的回?zé)崞髦械?磁性材料10處在磁體系統(tǒng)產(chǎn)生的工作磁場中，并做上下往復(fù)運動，因此產(chǎn)生一個頻率f為 1-1. 2Hz的甚低頻電磁波。該甚低頻電磁波會對磁體系統(tǒng)的工作磁場產(chǎn)生干擾，影響MRI的 成像質(zhì)量。如圖2所示，本實施例中磁屏蔽罩6的屏蔽體13呈圓筒形，由高純度導(dǎo)電性材料 或?qū)Т判圆牧现瞥?，采用套裝在一起的3層結(jié)構(gòu)，圍繞低溫頸管4設(shè)置且保持不接觸。相鄰 的兩層屏蔽體13之間可以由絕緣材料制成的支撐件14連接，以保證每層屏蔽體13之間相 互電絕緣并保持適當(dāng)間隙。屏蔽體13通過由導(dǎo)熱性良好的絕緣材料，例如氮化硅制成的固 定件15固定到杜瓦容器的4K內(nèi)層殼體1上并熱連接，從而實現(xiàn)對屏蔽體13的冷卻，以獲 得高的電導(dǎo)率Y2，并且不破壞多層屏蔽體13間的電絕緣。該屏蔽體13可以是一個單部件 多層圓筒形結(jié)構(gòu)，在實踐中，還可以將該屏蔽體分割成兩個或幾個部件來提供，安裝時再將 各部件組裝成一個完整的圓筒形結(jié)構(gòu)，這樣，該屏蔽結(jié)構(gòu)的安裝將變得更加方便和容易。如圖1和圖2所示，為保證屏蔽效果，該屏蔽體13的長度沿著低溫頸管4向上方 盡量延伸，以不接觸制冷機(jī)8的第一級熱站5 (較高溫度區(qū))為限。由于該屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)置在低溫頸管4外側(cè)的杜瓦容器真空夾層內(nèi)，并且不與較高溫度區(qū)，例如第一級熱站5及低溫頸 管4相連接，所以它不會帶來高低溫區(qū)之間的固體熱傳導(dǎo)損耗。另外，由于不與制冷機(jī)8發(fā) 生機(jī)械連接，也不影響制冷機(jī)8的拆裝操作。下面通過分析，解釋本發(fā)明屏蔽甚低頻電磁波的原理。正常工作狀態(tài)下，制冷機(jī)第二級的回?zé)崞髦械拇判圆牧咸幵诖朋w系統(tǒng)產(chǎn)生的工 作磁場中，并做上下往復(fù)運動，因此產(chǎn)生一個頻率f為l_1.2Hz(角頻率ω =2π = 6. 28-7. 54)的甚低頻電磁波，對磁體系統(tǒng)的工作磁場產(chǎn)生干擾。該電磁波產(chǎn)生于磁屏蔽 罩所包圍的區(qū)域內(nèi)并向外發(fā)射，當(dāng)該平面電磁波到達(dá)屏蔽體內(nèi)壁表面，入射到兩種媒介質(zhì) 的分界面時，部分地反射，部分地折射。其反射、折射的數(shù)值與界面二側(cè)媒介質(zhì)的波阻抗有
關(guān)。對真空(氦氣)來說，其波阻抗IZcJ = 377 Ω，對導(dǎo)電媒介質(zhì)來說
權(quán)利要求
1.一種低溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，包括由內(nèi)層殼體(1)和外層殼體(3)組成的杜瓦容器、位于 杜瓦容器真空夾層中的至少一層導(dǎo)熱屏O)以及至少部分位于杜瓦容器真空夾層中的制 冷機(jī)(8)；超導(dǎo)繞組(16)被包圍在杜瓦容器之內(nèi)，制冷機(jī)(8)內(nèi)含有磁性材料(10)，其特征 在于，基本圍繞制冷機(jī)(8)中磁性材料(10)運動的區(qū)域設(shè)置的磁屏蔽罩(6)至少具有中間 存在間隙的兩層屏蔽體(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其特征在于磁屏蔽罩(6)的屏蔽體 (13)之間通過絕緣材料制成的支撐件(14)相互連接，并且電絕緣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種低溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其特征在于磁屏蔽罩(6)與制 冷機(jī)( 無機(jī)械連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其特征在于磁屏蔽罩(6)通過由導(dǎo) 熱性良好的絕緣材料制成的固定件(1 與內(nèi)層殼體(1)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的一種低溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其特征在于磁屏蔽罩(6)的 屏蔽體(13)的材料為純度高于99. 95%的鋁、銅或者采用電工純鐵。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4或5所述的一種低溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，其特征在于屏蔽體(13)可 以為一個整體或者為多部件組合在一起的整體。
全文摘要
本發(fā)明一種低溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，包括具有真空夾層的杜瓦容器、包圍在杜瓦容器內(nèi)的超導(dǎo)線繞組、以及包含有磁性材料的制冷機(jī)，在制冷機(jī)的磁性材料運動區(qū)域設(shè)置有多層結(jié)構(gòu)的磁屏蔽罩。由于磁屏蔽罩具有多層結(jié)構(gòu)，可以有效地屏蔽該制冷機(jī)運行時產(chǎn)生的甚低頻電磁干擾對磁體系統(tǒng)工作磁場穩(wěn)定性的影響。
文檔編號H05K9/00GK102117690SQ20091026536
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者劉艷江, 李世中, 汪曉秋, 汪汀, 耿俊彥, 魏曉濤 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七研究院