一种用于小动物磁共振成像的超高场高均匀性超导磁体制造技术

本发明专利技术公开了一种用于小动物磁共振成像的超高场高均匀性超导磁体，它包括磁体外桶、磁体内桶、60K磁体冷屏和4K桶容器，磁体外桶、磁体内桶、60K磁体屏和4K桶容器依次由大到小包覆排列，4K桶容器上设有主骨架和屏蔽骨架，主骨架内壁与屏蔽骨架侧壁构成4K桶容器一部分结构，主骨架内设有主线圈，主骨架上端设有调整骨架，调整骨架内设置有调整线圈，调整骨架上端设有多通道高阶磁场修正线圈，屏蔽骨架一侧设有屏蔽线圈，采用上述结构后，成像区域内的高阶非线性磁场不均匀性得到修正，从而获得高磁场均匀性，不仅减轻磁体重量，还缩小磁体尺寸，使得整个超导磁体变得更紧凑，减少液氦容量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种磁共振成像系统，尤其涉及到一种磁共振成像系统中用于小动物磁共振成像的超高场高均匀性超导磁体。
技术介绍
目前，磁共振成像（MRI）系统主要包含磁体系统、谱仪、梯度系统、射频系统，其中磁共振成像系统信号强度与磁体场强近似平方关系，而磁体产生场强越高，磁场均匀性越好，所成像就越清晰，特别在一些科学研究领域，对磁体的场强和均匀性要求更高，所以如何研发一种超高场高均匀性超导磁体就成了目前磁共振成像系统发展的重要目标之一。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种磁场均匀性高、磁体结构紧凑且磁体运行安全、不易产生涡流现象的用于小动物磁共振成像的超高场高均匀性超导磁体。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于小动物磁共振成像的超高场高均匀性超导磁体，它包括磁体外桶、磁体内桶、60K磁体冷屏和4K桶容器，所述磁体外桶、磁体内桶、60K磁体冷屏和4K桶容器依次由大到小包覆排列，所述4K桶容器上设有主骨架和屏蔽骨架，所述主骨架内壁与屏蔽骨架侧壁构成4K桶容器一部分结构，所述主骨架内设有主线圈，所述主骨架上端设有调整骨架，所述调整骨架内设置有调整线圈，所述调整骨架上端设有多通道高阶磁场修正线圈，所述屏蔽骨架一侧设有屏蔽线圈，所述屏蔽线圈一端设有接线盘，所述接线盘上设有调压加热器，所述60K磁体冷屏外围设有冷却回路。优选地，所述多通道高阶磁场修正线圈包括Z0、Z1、Z2、Z3、Z4、X1、Y1、ZX、ZY、XY、X2-Y2型号线圈，用于改善超导磁体在所需成像区域内磁场均匀性。优选地，所述多通道高阶磁场修正线圈中的Z0、Z1、Z2、Z3、Z4型号线圈直接绕制在环氧玻璃钢骨架线槽中，所述多通道高阶磁场修正线圈中X1、Y1、ZX、ZY、XY、X2-Y2型号线圈设置于环氧板上，再将含线圈环氧板绕制环氧玻璃钢骨架上，将多通道高阶磁场修正线圈与调整骨架以螺栓方式连接，用于保证各个线圈位置关系及连接强度。优选地，所述60K磁体冷屏端头设有端盖板，所述60K磁体冷屏内围和端盖板上开设有凹槽，所述凹槽设定缝隙间距为0.5~1.5mm。优选地，所述调压加热器由环氧玻璃钢骨架、康铜线和铜网保护罩组成，所述调压加热器采用用康铜线绕制环氧玻璃钢骨架上，在康铜线外表面加设铜网保护罩，所述环氧玻璃钢骨架下端固定设有不锈钢螺栓和不锈钢螺母，所述不锈钢螺栓与环氧玻璃钢骨架之间通过环氧胶水固定粘接，所述调压加热器通过不锈钢螺栓和不锈钢螺母固定在接线盘上；所述调压加热器配合对应压力控制系统，通过压力检测控制4K桶容器内压力维持在0~2000Pa正压，阻止外界气体进入超导磁体内而凝固。优选地，所述接线盘采用环氧板制作，所述接线盘设置于4K桶容器内底端，用于布置超导开关、超导接头和调压加热器。优选地，所述60K磁体冷屏采用铝材材料制成。优选地，所述磁体外筒与60K磁体冷屏内顶端重叠处设有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔内设有冷头容器，所述第二通孔内延伸有颈管容器。优选地，所述磁体外桶上设有封头和服务塔。本专利技术采用上述结构后，其有益效果为：（1）本专利技术涉及的一种用于小动物磁共振成像超高场高均匀性超导磁体，所述超高场为4.7T，7T，9.4T，磁体口径分别含有210mm，310mm，410mm，200mm～450mm。（2）所述4K桶容器上设有主骨架和屏蔽骨架，所述主骨架内壁与屏蔽骨架侧壁构成4K桶容器一部分结构，所述主骨架内设有主线圈，所述主骨架上端设有调整骨架，所述调整骨架内设置有调整线圈，将线圈骨架和4K桶容器融合，在保证液氦腔容积一定情况下，主骨架内壁和屏蔽骨架侧壁作为4K桶容器一部分，不仅减轻磁体重量，还缩小磁体尺寸，使得整个超导磁体变得更紧凑，减少液氦容量。（3）所述4K桶容器上设有主骨架和屏蔽骨架，所述主骨架内壁与屏蔽骨架侧壁构成4K桶容器一部分结构，所述主骨架内设有主线圈，所述主骨架上端设有调整骨架，所述调整骨架内设置有调整线圈，所述调整骨架上端设有多通道高阶磁场修正线圈，超导磁体中采用多通道高阶磁场修正线圈，多通道高阶磁场修正线圈使得不同口径磁体中，成像区域内的高阶非线性磁场不均匀性得到修正，从而获得高磁场均匀性；比如针对7T210mm口径超导磁体，在8cm球形成像区内均匀性优于0.5ppm。另外，多通道高阶磁场修正线圈通常包括（Z0,Z1，Z2,Z3,Z4,X1,Y1,ZX,ZY,XY,X2-Y2），但是不仅限于上述线圈，通过多通道高阶磁场修正线圈保证了超导磁体在所需成像区域内均有很高均匀性；比如针对7T210mm口径超导磁体，在8cmDSV区域（球形区域）磁场均匀性可优于0.5ppm，还有，多通道高阶磁场修正线圈中的（Z0,Z1，Z2,Z3,Z4）是直接绕制在环氧玻璃钢骨架线槽中，而多通道高阶磁场修正线圈中的（X1,Y1,ZX,ZY,XY,X2-Y2）是单独制作在薄的环氧板上，再把含线圈环氧板绕制玻璃钢骨架上，最后多通道高阶磁场修正线圈骨架与调整骨架以螺栓方式进行连接，这样不仅便于保证各个线圈位置关系，而且也保证多通道高阶磁场修正线圈连接强度。（4）所述60K磁体冷屏外围设有冷却回路在60K屏上采用冷却回路，保证了超导磁体在预冷阶段、断电或冷却系统工作异常状况下，充分利用液氦的显热，使得60K屏处于较低温区，保证了超导磁体仍然处于一个较低漏热水平，降低液氦消耗。（5）所述60K磁体冷屏端头设有端盖板，所述60K磁体冷屏内围和端盖板上开设有凹槽，所述凹槽设定缝隙间距为0.5~1.5mm，可以极大减弱60K屏上涡流产生。（6）所述屏蔽骨架一侧设有屏蔽线圈，所述屏蔽线圈一端设有接线盘，所述接线盘上设有调压加热器，调压加热器是用康铜线绕制环氧玻璃钢骨架上，在外表面加铜网保护罩，环氧胶水固定，不锈钢螺栓与玻璃钢骨架之间通过环氧胶水粘接，调压加热器通过不锈钢螺栓和不锈钢螺母固定在接线盘上；配合对应压力控制系统，并通过压力检测，它能有效控制4K桶内压力维持在0~2000Pa正压，阻止外界气体进入超导磁体内而凝固，保障超导磁体安全运行。附图说明图1为本专利技术用于小动物磁共振成像的超高场高均匀性超导磁体的结构示意图。图2为本专利技术用于小动物磁共振成像的超高场高均匀性超导磁体中60K磁体冷屏结构示意图。图3为本专利技术用于小动物磁共振成像的超高场高均匀性超导磁体中调压加热器的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明，不能理解为是对本专利技术的限制；如附图1-3所示，一种用于小动物磁共振成像的超高场高均匀性超导磁体，它包括磁体外桶1、磁体内桶2、60K磁体冷屏3和4K桶容器4，所述磁体外桶1、磁体内桶2、60K磁体冷屏3和4K桶容器4依次由大到小包覆排列，所述4K桶容器4上设有主骨架401和屏蔽骨架402，所述主骨架401内壁与屏蔽骨架402侧壁构成4K桶容器4一部分结构，所述主骨架401内设有主线圈403，所述主骨架401上端设有调整骨架404，所述调整骨架404内设置有调整线圈405，所述调整骨架404上端设有多通道高阶磁场修正线圈406，所述屏蔽骨架402一侧设有屏蔽线圈407，所述屏蔽线圈407一端设有接线盘408，所述接线盘408上设有调压加热器409，所述60K磁体冷屏3外围设有冷却回路5。所述4K桶容本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于小动物磁共振成像的超高场高均匀性超导磁体，其特征在于：它包括磁体外桶（1）、磁体内桶（2）、60K磁体冷屏（3）和4K桶容器（4），所述磁体外桶（1）、磁体内桶（2）、60K磁体冷屏（3）和4K桶容器（4）依次由大到小包覆排列，所述4K桶容器（4）上设有主骨架（401）和屏蔽骨架（402），所述主骨架（401）内壁与屏蔽骨架（402）侧壁构成4K桶容器（4）一部分结构，所述主骨架（401）内设有主线圈（403），所述主骨架（401）上端设有调整骨架（404），所述调整骨架（404）内设置有调整线圈（405），所述调整骨架（404）上端设有多通道高阶磁场修正线圈（406），所述屏蔽骨架（402）一侧设有屏蔽线圈（407），所述屏蔽线圈（407）一端设有接线盘（408），所述接线盘（408）上设有调压加热器（409），所述60K磁体冷屏（3）外围设有冷却回路（5）。

【技术特征摘要】
1.一种用于小动物磁共振成像的超高场高均匀性超导磁体，其特征在于：它包括磁体外桶（1）、磁体内桶（2）、60K磁体冷屏（3）和4K桶容器（4），所述磁体外桶（1）、磁体内桶（2）、60K磁体冷屏（3）和4K桶容器（4）依次由大到小包覆排列，所述4K桶容器（4）上设有主骨架（401）和屏蔽骨架（402），所述主骨架（401）内壁与屏蔽骨架（402）侧壁构成4K桶容器（4）一部分结构，所述主骨架（401）内设有主线圈（403），所述主骨架（401）上端设有调整骨架（404），所述调整骨架（404）内设置有调整线圈（405），所述调整骨架（404）上端设有多通道高阶磁场修正线圈（406），所述屏蔽骨架（402）一侧设有屏蔽线圈（407），所述屏蔽线圈（407）一端设有接线盘（408），所述接线盘（408）上设有调压加热器（409），所述60K磁体冷屏（3）外围设有冷却回路（5）。2.根据权利要求1所述的用于小动物磁共振成像的超高场高均匀性超导磁体，其特征在于：所述多通道高阶磁场修正线圈（406）包括Z0、Z1、Z2、Z3、Z4、X1、Y1、ZX、ZY、XY、X2-Y2型号线圈，用于改善超导磁体在所需成像区域内磁场均匀性。3.根据权利要求2所述的用于小动物磁共振成像的超高场高均匀性超导磁体，其特征在于：所述多通道高阶磁场修正线圈（406）中的Z0、Z1、Z2、Z3、Z4型号线圈直接绕制在环氧玻璃钢骨架（410）线槽中，所述多通道高阶磁场修正线圈（406）中X1、Y1、ZX、ZY、XY、X2-Y2型号线圈设置于环氧板上，再将含线圈环氧板绕制环氧玻璃钢骨架（410）上，将多通道高阶磁场修正线圈（406）与调整骨架（404）以螺栓方式连接，用于保证各个线圈位置关系及连接强度。4.根据权利要求1所述的用于小动物磁共振成像的超高场高均匀性超导磁体，其特征在于：所述60K磁体冷屏（3...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈继禹，高而震，董振斌，刘尊钢，涂炜旻，徐光福，
申请(专利权)人：江苏美时医疗技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32