专利名称：超导磁体的制冷系统和制冷方法
技术领域：
本发明有关超导磁体的制冷系统和方法，尤其是用以将超导磁体从一较高温度冷 却到其超导温度的制冷系统和方法。
背景技术：
当超导磁体被冷却到合适的低温时，将其作为导体传输电流，其上的电阻为零，该 合适的低温被称为超导磁体的“超导温度”。因此，当将超导磁体与电源设备连通，使其上流 经一电流，即便之后将其与电源设备的电连接断开，因其电阻为零，其上仍保持着电流，从 而能够保持一个强的磁场。超导磁体通常都配有冷却系统，为以将超导磁体保持在其超导温度或其超导温度 之下。一种现有的超导磁体冷却系统包括一个装有液氦等液体制冷剂的储液池，超导磁体 浸在储液池的液氦内。在将超导磁体从一较高温度(如室温)冷却到超导温度的初始冷却 过程中，使用这种现有冷却系统，需要持续地向储液池内填充液氦，超导磁体的热通过不断 的将储液池内的液氦汽化成液汽的汽化过程带走，在这个过程中，这些汽化形成的氦汽通 常散发到空气中，无法回收利用。另外，将液氦传送进储液池需要配置体积庞大且结构复杂 的传送机构以及专门的设备维护人员。因此需要提供一种简单的超导磁体冷却系统和制冷 方法。
发明内容
本发明的一个方面在于提供一种超导磁体的制冷方法，该超导磁体应用于核磁共 振成像系统，且置于一低温恒温器内。该制冷方法包括从低温恒温器外将一气体引入低温 恒温器内的一冷却路径，通过一低温恒温器外的制冷机将低温恒温器内的一热交换器冷却 至低温，将引入的气体在热交换器冷却成为冷的气体或者液体冷却剂，使所述冷的气体或 液体冷却剂流至一与超导磁体热耦合的冷却管。所述冷的气体或液体冷却剂吸收超导磁体 的热，且所述冷的气体升温成温度稍高的气体或者液体冷却剂气化成为气体，将所述温度 稍高的气体或者由液体冷却剂气化而成的气体回到热交换器，并被重新冷却为冷的气体或 液体冷却剂，冷的气体或液体冷却剂再流进冷却管以进一步冷却超导磁体，直至将超导磁 体冷却到其超导温度以下，停止向冷却路径内引入气体，使得冷却路径变成一封闭冷却路 径。本发明的另一个方面在于提供一种超导磁体的制冷系统，该制冷系统包括一第一 子系统和一第二子系统。所述第一子系统包括一第一入口部、一与所述第一入口部连通的 第一级热交换器、一与所述第一级热交换器连通的冷却液容器、在第一子系统内的第一种 冷却剂、以及该导热带的一端与所述冷却液容器热耦合，另一端与超导磁体热耦合的导热 带。所述第二子系统包括一第二入口部、一与所述第二入口部连通的第二级热交换器、一与 超导磁体热耦合的冷却管、以及一流到冷却管内的第二种冷却剂。所述冷却管包括有冷却 剂通道以及至少一个与所述第二级热交换器连通的开口，所述第一、第二冷却剂不相同。
通过结合附图对于本发明的实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图 中图1所示为依据本发明的一个实施方式的核磁共振成像系统的结构框图，该核磁 共振成像系统包括一个超导磁体以及超导磁体的冷却系统；图2所示为本发明图1中冷却系统的一个实施方式的截面图；图3所示为图2中冷却系统的冷却管一个实施方式的截面图，该冷却管与超导磁 体耦合；图4所示为图2中冷却系统的冷却管另一个实施方式的截面图；图5所示为图1中冷却系统的一个实施方式的截面图；图6所示为图1中冷却系统的另一个实施方式的截面图；图7所示为图1中冷却系统的又一个实施方式的截面图；图8所示为图1中冷却系统的再一个实施方式的截面图。
具体实施例方式本发明的若干个实施方式有关超导磁体的冷却系统，该超导磁体及其冷却系统可 应用于磁共振技术，如磁共振成像或核磁共振光谱。本发明的若干个实施例涉及将超导磁 体冷却到超导温度的制冷方法。图1所示为依据本发明的一实施方式的一核磁共振系统10( "MRI系统10”)。在 图示的实施方式中，该MRI系统10的操作由操作员控制台12进行控制，该控制台包括键盘 或者其他输入设备13、控制面板14和显示屏16。该控制台12通过链路18与单独的计算 机系统20进行通信，使操作员能够控制显示屏16上图像的生成和显示。该计算机系统20 包括多个模块，它们之间通过底板20a进行通信。这些包括图像处理器模块22、CPU模块 24和本领域已知的作为用来存储图像数据阵列的桢缓冲器的存储模块26。该计算机系统 20与磁盘存储器观和磁带驱动器30相连，用于存储图像数据和程序，并通过高速串行链 路34与单独的系统控制32进行通信。该输入设备13可包括鼠标、操纵杆、键盘、跟踪球、 触摸屏、光棒、声控，或者任何类似或等效的输入设备，并可用于交互式结构指令。该系统控制32包括一组与背板3 连接在一起的模块。这些包括CPU模块36和 脉冲发生器模块38，该脉冲发生器模块通过串行链路40与该操作员控制台12相连。通过 链路40，该系统控制32接受来自操作员的命令，并指示要执行的扫描序列。该脉冲发生器 模块38操作该系统部件执行所希望的扫描序列，并生成数据，其表示生成的射频脉冲的时 刻、强度和形状、以及数据采集窗口的时刻和长度。该脉冲发生器模块38与一组梯度放大器42相连，以指示在扫描过程中生成的梯 度脉冲的时刻和形状。该脉冲发生器模块38还能够接收来自生理采集控制器44的病人数 据，该生理采集控制器接收来自与病人相连的多个不同的传感器的信号，比如来自与病人 接触的电极的ECG信号。最后，该脉冲发生器模块38连接至扫描室接口电路46，其接收与 病人状况以及该磁体系统相关的不同传感器的信号。还通过扫描室接口电路46，病人定位 系统48接收命令，将病人移到所希望的扫描位置。由该脉冲发生器模块38生成的梯度波形提供给具有Gx、Gy和( 放大器的梯度放大器系统42。磁体组件50包括梯度线圈组件52、极化磁体M以及整体射频线圈56。每个梯度 放大器激励相应的通常设计成梯度线圈组件52内的物理梯度线圈，以生成磁场梯度，用于 对采集的信号进行局部编码。该梯度线圈组件52构成磁体组件50的一部分，该磁体组件 50包括极化磁体M和整体射频线圈56。系统控制32中的收发模块58产生脉冲，该脉冲 由射频放大器60放大，并通过发射/接收开关62连接至射频线圈56。由病人体内受激发 的核发出的结果信号可被同一个射频线圈56检测到，并通过该发射/接收开关62连接至 前置放大器64。经过放大的MR信号在收发机58的接收机部分被解调，滤波和数字化。该 发射/接收开关62由来自脉冲发生器模块38的信号控制，以在发射模式期间将射频放大 器60电连接至线圈56，以及在接收模式期间将该前置放大器64连接至线圈56。该发射/ 接收开关62还能使单独的射频线圈(比如表面线圈)用于该发射或者接收模式。由该射频线圈56获取的MR信号通过收发模块58进行数字化，并传送给系统控制 32中的存储器模块66。当在存储器模块66中采集了一个原始K空间(Space)数据矩阵时， 扫描结束。这个原始K空间数据为每个要重构的图像重新排列成各自的K空间数据阵列， 这些阵列的每个都被输入到阵列处理器68中，其对这些数据执行傅立叶交换，成为图像数 据阵列。这个图像数据通过串行链路34传送给计算机系统20，在那里它被保存在存储器 中，比如磁盘存储器观中。作为对来自操作员控制台12的命令的响应，这个图像数据可能 被存档在长期存储器中，比如存储在磁带驱动器30中，或者它可进一步被图像处理器22处 理并传送给操作员控制台12，显示在显示器16上。
在图示的实施方式中，磁体组件50包括一个真空容器72，该真空容器72有个容纳 受检测体的孔74。MRI系统10包括一个位于真空容器72内的冷屏76，超导磁体78机械支持结构 (未图示)固持在冷屏76内。冷屏76将超导磁体78与环境温度热隔离开来。作为一个 实施方式，超导磁体78包括一个圆筒形的轴80以及若干绕在轴80外表面的超导线圈82。 在一些实施方式中，所述轴80可以由电绝缘材料，如塑料等制成。超导线圈82可以由超导 线如以铌钛(NbTi)、铌三锡(Nb3Sn)等超导线、或者是BSCCO或TOCO系统的高温超导线制 成。当超导磁体被保持在某个合适的低温值以下时，将其作为导体传输电流，其上的 电阻为零，该合适的低温值被称为该超导磁体的“超导温度”。因此，MRI系统10进一步包 括一个将超导磁体78从一较高温度比如室温冷却到其超导温度以下的冷却系统84。所述 真空容器72和冷屏76 —起助于维持超导磁体78的低温环境，以下合称为低温恒温器75。 其他的实施方式中，超导磁体78的低温恒温器75可能有不同的结构或配置，而并不仅限于 图示的实施方式。在图1所示的实施方式中，冷却系统84包括一个位于冷屏76外的制冷机86，该制 冷机为冷却系统84提供制冷。冷却系统84包括一个位于冷屏76内且与制冷机86热耦合 的冷却路径88，该冷却路径88用以在其中传输制冷剂。冷却系统84进一步包括穿过低温 恒温器75延伸到冷屏76内的入口部90，用以将一气体注入冷却路径88，以将超导磁体78 由一较高温度冷却到其超导温度以下。在图示的实施方式中，制冷机86安装在低温恒温器 75的外表面的上部。在图示的实施方式中，入口部分90也位于低温恒温器75的外表面的6上部，由一个阀门92控制其位于开放状态，用以向冷却路径88注入气体；或者关闭状态，以 停止向冷却路径88引入气体。作为一个实施方式，所述入口部90同时也是冷却路径88的 出口部，当冷却路径88内的气压过高时，经由该出口部将部分气体释放出去。依据本发明 冷却路径88的若干个实施方式分别如图2和5-8所示。图2所示为本发明冷却路径88 —个实施例的截面图。需要说明的是，该示图并非 按照实际的比例绘制的，仅用于辅助说明。在图示的实施方式中，冷却路径88包括一个与 超导磁体78热耦合的冷却管96。该冷却管96可以由不锈钢、铝、铜、或者黄铜等材料制成， 其包括一个制冷剂通道98以及用于将制冷剂导入/导出制剂通道的第一、第二口部100、 102。在图示的实施方式中，冷却路径88包括一个与制冷机86热耦合的热交换器104，热 交换器104经由一连接管106以及所述第一开口部100与冷却管96连通。在图示的实施 方式中，换交换器104位于冷却管96以上，所述连接管106大致沿上、下垂直方向。制冷机 86向下穿过低温恒温器75延伸到其内。在图示的实施方式中，热交换器104通过一连接管108与所述入口部90连通。在 将超导磁体76从较高温度冷却到其超导温度的初始冷却过程中，热交换器104接受从入口 部90输入的气体。在图示的实施方式中，热交换器104位于所述入口部90以下，所述连接 管108大致沿上、下方向。在图示的实施方式中，连接管108大致呈“L”形。在其他的实施 方式中，该连接管108可以是曲线形或者倾斜的连接位于上部的入口部90和下部的热交换 器 104。在一些实施方式中，冷却管96的第二开口部102与热交换器104相连通。在图示 的实施方式中，冷却路径88包括一个连通第二开口部102和连接管108的连接管110，从而 将冷却管96和热交换器104连通，同时也将冷却管与开口部90连通。在一些实施方式中， 连接管106、108、110可以由不锈钢、铝、铜或黄铜等导热材料制成。在初始冷却过程中，气体最初由所述入口部90和连接管108注入冷却路径88。在 某些实施方式中，该气体可以是氮、氖、氢、氦或其结合、或者其他合适的足够带走超导磁体 热量的气体。在一个实施方式中，该气体是气压在大约100帕斯卡到450帕斯卡的高压气 体。在一个实施方式中，所述气体是气压为约250帕斯卡的氦气。在一个实施方式中，气体 经由泵加压添加到冷却路径88内。在某些实施方式中，在初始冷却过程中，制冷机86开始制冷并将热交换器104冷 却到一个很低的温度。经由连接管108注入的气体至少部分与热交换器104接触，并被热 交换器104冷却成冷气体。在重力作用下，该冷气体通过连接管106和第一开口 100流进 冷却管96里。经过冷却管96，冷气体与超导磁体78进行热交换，冷气体吸收超导磁体78 的热，温度升高。在浮力作用下，温度升高的气体流经第二开口部102和连接管110、108与 热交换器104接触。热交换器104将该温度升高的气体冷却回冷气体，并重新流回冷却管 96。随着这一进程的持续进行，连接管106、110、冷却管96以及超导磁体78的温度被冷却 到接近所述气体的液化温度。在某些实施方式中，随着该初始冷却过程的继续，气体在热交换器104内液化成 为液体制冷剂。在重力作用下，液体制冷剂经由连接管106和第一开口部100流入冷却管 96的制冷剂通道。所述液体制冷剂吸收超导磁体78的热并汽化成为气体，以进一步冷却 超导磁体78，汽化的气体经由冷却管96和连接管110返回到热交换器104，并被热交换器104重新冷凝成液体制冷剂。所述汽化-冷凝的过程循环进行，直至超导磁体78被冷却到 其超导温度以下，该初始冷却过程结束，超导磁体78可以开始其正常操作。在一个实施方 式中，当所述初始冷却过程结束后，通过初始冷却过程中注入冷却路径内的制冷剂(包括 所述气体和液体制冷剂)的汽化-冷凝过程，将超导磁体78保持所述超导温度以下。在一 个实施方式中，所述注入冷却通道的气体足够多，在超导磁体78被冷却到其超导温度以下 以后，所述冷却管96内充满液体冷却剂。因此，当发生制冷机86失效或维护等情况(下称 “ride-through”情况)时，超导磁体78可以保持更长时间的超导工作状态。在一个实施方式中，在向冷却路径88注入足够的气体后，所述入口部90关闭，冷 却路径成为一个封闭冷却路径。超导磁体被持续的冷凝和汽化过程保持在其超导温度以 下。图3和图4所示为冷却管96与超导磁体78热耦合的两个实施方式。在图3所示 的实施方式中，超导磁体78外表面设有一个热交换板112，该热交换板112通过粘结剂回 定在超导磁体78外表面，并与超导磁体78热耦合。在一些实施方式中，热交换板112由如 铜、铝等强导热材料制成。在某些实施方式中，所述将热交换板112粘结在超导磁体78外 表面的粘结剂含有氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)等强导热的填充材料。在图示的实施方 式中，冷却管96沿超导磁体78的圆周方固定在热交换板112上，冷却管96与热交换板112 间通过粘结剂粘合在一起。图3所示实施方式中的冷却管96的截面呈圆环形。在其他的 实施方式中，冷却管96截面可以是多边形，如长方形、三角形等，从而增加了其与热交换板 112的接触面积。在图4所示的实施方式中，冷却系统84包括固定在热交换板112上的热传导元件 114，该热传导元件114的内表面与冷却管96外表面的一部分接触，以增强冷却管96与超 导磁体78之间的热交换。在一个实施方式中，热交换板112与热传导元件114均由柔性好 的漆包绞线(Litz Wire)制成，便于弯折，且漆包绞线因其内每根线都很细，所以在交流磁 场中有较低的涡流损耗。图5所示为本发明冷却路径116的另一个实施方式。如图5所示，冷却路径116包 括一个位于热交换器104与冷却管96的第一或第二开口 100、102之间的冷却液容器118。 在图示的实施方式中，冷却液容器118与冷却管96的第二开口 102通过一连接管120连通， 冷却液容器118与热交换器104之间通过连接管108、122连接通。从而，在初始冷却过程 中，在冷却管96中的高压气体在吸收超导磁体78的热后温度升高，该升温后的高压气体经 冷却管96的第二开口 102、连接管120、冷却液容器118、以及连接管122、108到达热交换器 104，并被热交换器104重新冷却成冷的气体。该冷的气体进一步经连接管106流进冷却管 96，以进一步冷却超导磁体78。当超导磁体78的温度接近该气体的液化温度，当温度进一 步降低，气体在热交换器被冷凝成液体冷却剂。该液体冷却剂首先充满冷却管96，然后再逐 渐注入冷却液容器118，此时该初始冷却过程结束，该储存有液体冷却剂的冷却液容器118 使得超导磁体78能够承受更长时间的ride-through过程。在一个实施方式中，冷却路径 可能包括两个或两个以上的冷却液容器118。图6所示为本发明冷却路径(标示为“冷却路径123”)又一个实施方式的截面图。 在图6的实施方式中，冷却路径123的冷却液容器118位于冷却管96与热交换器104之间 且与冷却管96的第一、第二开口 100、102均经连接管连通。冷气体从热交换器104经由冷却液容器118流入冷却管，而吸收超导磁体78热量后升温的气体也经由冷却液容器118流 回热交换器104。图7所示为本发明冷却系统84另一个实施方式的示意图，在这个实施方式中，冷 却系统84包括第一子系统1 和第二子系统128，所述第一、第二子系统1沈、1 均与超导 磁体76热耦合，用以冷却超导磁体76。在图示的实施方式中，所述第一、第二子系统126、 128分别包括第一级热交换器130和第二级热交换器132，所述第一、第二级热交换器130、 132的工作温度不同。在一个实施方式中，第一级热交换器130通常维持在一个相对于第 二级热交换器较高的温度，如50开尔文(开氏温度单位，下简称“开”)，而第二级热交换器 132通常保持在比如大约4. 2开或更低的温度。因此，在初始冷却过程中超导磁体78首先 被冷却到所述第一级热交换器130的温度，接下来再被第二子系统1 进一步冷却到所述 第二级热交换器132的更低的温度。在图示的实施方式中，所述第二子系统1 包括一冷 却路径，该冷却路径包括与超导磁体78热耦合的冷却管96、与冷却管96相连通的第二级热 交换器132、以及通过连接管与冷却管96及第二级热交换器132勻连通的冷却液容器118。 图7中所示的第二子系统128的冷却路径与图6中所示近似。在其他的实施方式中，第二 子系统128的冷却路径也可以是图2或图5中冷却路径88或116相似的结构、配置。在图7所示实施方式中，第一子系统1 包括位于低温恒温器75外的第一入口部 134，该第一入口部用134由一阀门控制，以将一气体注入第一子系统126。所述气体从连接 管138流至第一级热交换器130，并被第一级热交换器130冷却成冷的气体或者冷凝成液体 冷却剂。所述第一子系统126还包括一经连接管140与第一级热交换器130连通的冷却液 容器142，该冷却液容器142存储经第一级热交换器130冷却形成的冷气体或液体冷却剂。 该第一子系统126还包括一个导热带146，该导热带146 —端与冷却液容器142热偶合，另 一端与超导磁体78热耦合。作为一个实施方式，所述导热带146的另一端缠绕在超导磁体 78外表面上。在另一个供选择的实施方式中，所述导热带146的另一端可以是内置于超导 磁体78内。在图示的实施方式中，引入第一、第二子系统126、128的气体为两种不同的气体， 该两种不同的气体具有不同的液化温度和固化温度。在某些实施方式中，引入第一个子系 统126的气体具有较高的液化温度和较高的固化温度。在某些实施方式中，在初始冷却阶段，第一种气体，比如氮气，被从第一入口中部 134注入第一子系统126，并被热交换器130冷凝成液态氮，液态氮经过连接管140流入冷 却液容器142。冷却液容器142和连接管140被冷却到液氮的温度，大约是77开。进而，超 导磁体76经由导热带146也被冷却到接近77开左右的温度。在一个实施方式中，另一种气体，如氖气，被从第二入口部90引入到第二子系统 128，并在所述第二级热交换器132被冷凝成液态氖。液态氖经由连接管流到冷却管96内， 吸收超导磁体78的热后升变又转化成氖气，氖气再进一步经由第二级热交换器132冷凝成 液态氖。从而，超导磁体96被进一步冷却到接近的液态氖的温度，大约是25开。作为本发 明的另一种实施方式，可以向第二子系统1 引入另外一种气体，如氦气，以超导磁体78冷 却到液氦的温度，大约4. 2开。向所述第二子系统128引入氖气或氦气的过程可以发生在超导磁体78被第一子 系统1 冷却到接近第一级热交换器温度(约77开)之前或者之后。入口部134关闭后，9不再向进入第一子系统126引入氮气。在某些实施方式中，当超导磁体78被第二子系统 128冷却到氮的固化温度(大约是63开)时，冷却液容器142和其中的液氮都降到了氮的 固化温度。因此，冷却液容器142中的氮变成固态，而不再有液氮流向连接管140，该位于冷 却液容器142与导热带146间的连接管变成一真空管，以确保第一级热交换器130和超导 磁体78间只有极小的热交换。当超导磁体78进一步降温到液态氖或液态氦的温度时，初 始冷却过程结束，磁体可以开始起正常工作过程。在磁体正常工作过程中，依靠在初始冷却 过程中注入到第二子系统中氖或氦的循环冷凝和气化过程，而将超导磁体76保持在其超 导温度以下。在图8所示的实施方式中，冷却系统84进一步包括一第三子系统148，该第三子系 统148包括一入口部150，用以向该第三子系统148中引入一第三种气体。第三子系统148 包括一第三热交换器152。在图示的实施方式中，该第三热交换器152与第二级热交换器 132热耦合而具有同样的低温。第三热交换器152与入口部150经由连接管(未标示)连 通，以将从入口部150引入的第三种气体冷却成冷的气体或冷凝成液态。第三子系统148 还包括一冷却液容器154，该冷却液容器巧4与第三热交换器152连通，以存储从第三热交 换器152冷却形成的冷的气体或者液态冷却剂。所述第三子系统进一步包括一导热带156， 该导热带156 —端与冷却液容器IM热耦合，另一端与超导磁体78热耦合。在一个实施方 式中，所述引入第三子系统148的第三种气体是氖气或氢气。因此，在初始冷却过程中，超 导磁体78首先被第一子系统1 冷却到液氮的温度(大约77开)，再进一步被第三子系统 148冷却到液态氖的温度(约观开)或者液态氢的温度(约14开)，并最终被第二子系统 128冷却到液氦的温度(约4. 2开)。这种多级制冷系统充分利用低温制冷机各级的制冷 能力，而能够更快的将超导磁体冷却到其超导温度以下。虽然结合特定的实施例对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对 本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖在本发明真 正构思和范围内的所有这些修改和变型。
权利要求
1.一种超导磁体的制冷方法，该超导磁体应用于核磁共振成像系统，且置于一低温恒 温器内，该方法包括从低温恒温器外将一气体引入低温恒温器内的一冷却路径； 通过一低温恒温器外的制冷机将低温恒温器内的一热交换器冷却至低温； 将引入的气体在热交换器冷却成为冷的气体或者液体冷却剂； 使所述冷的气体或液体冷却剂流至一与超导磁体热耦合的冷却管； 所述冷的气体或液体冷却剂吸收超导磁体的热，且所述冷的气体升温成温度稍高的气 体或者液体冷却剂气化成为气体；将所述温度稍高的气体或者由液体冷却剂气化而成的气体回到热交换器，并被重新 冷却为冷的气体或液体冷却剂，冷的气体或液体冷却剂再流进冷却管以进一步冷却超导磁 体，直至将超导磁体冷却到其超导温度以下；以及停止向冷却路径内引入气体，使得冷却路径变成一封闭冷却路径。
2.如权利要求1所述的超导磁体的制冷方法，其中所述引入冷却路径的气体可以选自 氮、氖、氢、氦、或以上的任何组合。
3.如权利要求1所述的超导磁体的制冷方法，其中所述冷的气体或液体冷却剂经一第 一连接管从冷却管的一第一开口流入冷却管；而由所述冷的气体吸热升温成的温度稍高的 气体或者液体冷却剂气化成的气体经由冷却管的一第二开口流出冷却管，再经由一第二连 接管流到热交换器。
4.如权利要求3所述的超导磁体的制冷方法，其中所述冷的气体吸热升温成的温度稍 高的气体或者液体冷却剂气化成为的气体经由所述冷却管的第二开口、第二连接管以及一 冷却液容器流到热交换器。
5.如权利要求3所述的超导磁体的制冷方法，其中所述冷的气体或液体冷却剂流经一 冷却液容器后流入冷却管。
6.如权利要求1至5中任何一项所述的超导磁体的制冷方法，其进一步包括 通过低温恒温器外的制冷机将低温恒温器内的另一热交换器冷却至低温；从低温恒温器外将另一气体引入低温恒温器内的另一冷却路径，该另一气体的液化温 度比所述气体的液化温度高；将引入的另一气体在所述另一热交换器冷却成为冷的气体或者液体冷却剂，并使经一 连接管流入到一冷却液容器；以及通过一端与该冷却液容器热耦合，另一端与超导磁体热耦合的导热带将热从超导磁体 传给冷却液容器内的冷的气体或液体冷却剂以冷却超导磁体。
7.如权利要求6所述的超导磁体的制冷方法，其中所述另一种气体选自氮、氖、氢或以 上任何两种或多种的组合。
8.一种超导磁体冷却系统，包括 一第一子系统，包括一第一入口部；一与所述第一入口部连通的第一级热交换器； 一与所述第一级热交换器连通的冷却液容器； 在第一子系统内的第一种冷却剂；以及一导热带，该导热带的一端与所述冷却液容器热耦合，另一端与超导磁体热耦合；以及 一第二子系统，包括 一第二入口部；一与所述第二入口部连通的第二级热交换器；一与超导磁体热耦合的冷却管，该冷却管包括有冷却剂通道以及至少一个与所述第二 级热交换器连通的开口 ；以及一流到冷却管内的第二种冷却剂，所述第一、第二冷却剂不相同。
9.如权利要求8所述的超导磁体冷却系统，其中所述第二种冷却剂的液化温度低于所 述第一种冷却剂的液化温度。
10.如权利要求8所述的超导磁体冷却系统，其中所述第二子系统进一步包括一与第 二级热交换器及冷却管均连通的冷却液容器。
11.如权利要求8至10中任何一项所述的超导磁体冷却系统，其中所述第一、第二级热 交换器的温度不同。
全文摘要
本发明揭示一种超导磁体的制冷方法，该超导磁体应用于核磁共振成像系统，且置于一低温恒温器内。该方法包括从低温恒温器外将一气体引入低温恒温器内的一冷却路径，通过一低温恒温器外的制冷机将低温恒温器内的一热交换器冷却至低温，将引入的气体在热交换器冷却成为冷的气体或者液体冷却剂，使所述冷的气体或液体冷却剂流至一与超导磁体热耦合的冷却管。所述冷的气体或液体冷却剂吸收超导磁体的热，且所述冷的气体升温成温度稍高的气体或者液体冷却剂气化成为气体，将所述温度稍高的气体或者由液体冷却剂气化而成的气体回到热交换器，并被重新冷却为冷的气体或液体冷却剂，冷的气体或液体冷却剂再流进冷却管以进一步冷却超导磁体，直至将超导磁体冷却到其超导温度以下，停止向冷却路径内引入气体，使得冷却路径变成一封闭冷却路径。
文档编号H01F6/04GK102054554SQ20091020970
公开日2011年5月11日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者伊万格拉斯·T·拉斯卡里斯, 保尔·S·拖马斯, 张涛, 赵燕, 黄先锐 申请人:通用电气公司