用于超导磁体组件的自支撑柔性热辐射屏蔽件制造技术

一种自支撑柔性屏蔽件，用于定位在暖表面(16)与冷质量体(10、12)之间，以便基本上包围冷质量体，其中自支撑柔性屏蔽件包括成形塑料片，该成形塑料片在其两个侧面上均具有低比辐射率覆层。射率覆层。射率覆层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于超导磁体组件的自支撑柔性热辐射屏蔽件


[0001]本专利技术涉及用于超导磁体的热辐射屏蔽件，具体地涉及用于磁共振成像(MRI)系统的超导磁体的热辐射屏蔽件。

技术介绍

[0002]图1示出了容纳在低温恒温器内的MRI系统的超导磁体的一种常规布置，该低温恒温器包括制冷剂容器12。冷却的超导磁体10设置在制冷剂容器12内，制冷剂容器12自身被保持在外部真空室(OVC)14内。在制冷剂容器12与外部真空室14之间的真空空间中，设置有一个或多个热辐射屏蔽件16。在一些已知布置中，制冷器17安装在制冷器袜套15中，制冷器袜套15位于为此目的朝着低温恒温器的侧面而设置的转塔18中。出入转塔19将出入颈(通气管)20保持在低温恒温器的顶部。在一些布置中，通过将制冷剂气体再冷凝成液体，制冷器17提供主动制冷，以冷却制冷剂容器12内的制冷剂气体。制冷器17还可以用于冷却辐射屏蔽件16。如图1所示，制冷器17可以是两级制冷器。第一冷却级热链接到辐射屏蔽件16，并且提供至第一温度的冷却，第一温度通常在40
‑
100K的范围内。第二冷却级提供制冷剂气体到液态的冷却，该液态处于低得多的温度处，通常在4
‑
10K的范围内。

技术实现思路

[0003]热辐射屏蔽件16用于防止来自外部真空室的热辐射到达制冷剂容器。在一些布置中，可以设置两个或更多热辐射屏蔽件，一个在另一个内部，以防止或至少阻碍来自相对较暖的表面的热辐射到达相对较冷的表面。在一些被称为“干”磁体的布置中，在磁体线圈10周围没有设置制冷剂容器12，并且磁体线圈暴露于热辐射屏蔽件16的内部表面。
[0004]热辐射屏蔽件16本身应当是导热的，从而由低温制冷器17在某一处对该屏蔽件的冷却用于去除辐射到热辐射屏蔽件16的表面的所有部分的热量。
[0005]所示的外部真空室OVC 14在制冷剂容器(如果存在的话)周围提供真空体积。该真空体积减少了从OVC 14的室温壳体到制冷剂容器12或磁体线圈10的传导和对流热负荷。热辐射屏蔽件16用于减少对应的辐射热负荷。辐射屏蔽件16是锚定在OVC的温度(大约300K)与磁体线圈的温度(例如，大约4K)之间的中间温度处的表面。该中间温度可以为20K
‑
80K，并且可以由低温冷却器提供，或由来自制冷剂容器的沸腾的制冷剂气体提供。在本说明书中，热辐射屏蔽件16将被视为处于约50K的温度处，而制冷剂容器或磁体结构将被视为处于大约4K的温度处。
[0006]作为参考，从温度T
h
处的大的相对较热表面到温度T
c
处的封闭的大的相对较冷表面的热辐射功率Q可以表示为：
[0007]Q＝σA(T
h4
‑
T
c4
)/(1/ε1+(1/ε2)
‑
1)
[0008]其中：
[0009]Q是热辐射功率；
[0010]σ是斯特藩
‑
玻尔兹曼(Stefan
‑
Boltzmann)常数；
[0011]A是所讨论的两个表面中的每个表面的表面积；
[0012]T
h
是相对较热表面的温度；
[0013]T
c
是相对较冷表面的温度；
[0014]ε1是相对较热表面的比辐射率；以及
[0015]ε2是相对较冷表面的比辐射率。
[0016]因此，辐射热负荷与T
h4
‑
T
c4
成比例，其中T
h
是相对较热表面(这里是OVC的内表面)的温度，并且T
c
是相对较冷表面(这里是制冷剂容器的外部表面)的温度，这两者均以开尔文表示。通过引入在T
h
处的OVC 14与T
c
处的制冷剂容器12之间的中间温度T
i
(热辐射屏蔽件16的温度)，通过在相对升高的温度T
i
处提取热能，来减少到冷表面上的热辐射。
[0017]为了进一步降低热负荷，应当尽可能多地降低发射(热)表面和接收(冷)表面两者的热比辐射率，从而发射表面发出最少的辐射，接收表面吸收最少量的确实撞击在其上的任何辐射。通常，辐射屏蔽件16由铝或铜制成，因为它们具有低比辐射率。可以将高反射高纯度铝的薄箔应用于热辐射屏蔽件的表面，以提供低比辐射率表面。
[0018]在制冷剂容器与热辐射屏蔽件之间，和/或在OVC与热辐射屏蔽件之间，可以放置多层隔热(MLI)毯。MLI毯包括数层铝化聚酯片，该数层铝化聚酯片被保持在适当的位置，略微间隔开，成形和安装以反射热辐射并且尽可能消除视线路径。这种MLI毯有助于减少表面之间的热辐射。
[0019]对于具有包围磁体线圈的制冷剂容器12的磁体系统，制冷剂容器12的外部表面是热辐射的接收表面。通常，这是不锈钢的，不锈钢具有高比辐射率。替代地，可以使用不纯净的合金铝，但是它也具有相对较高的比辐射率。可以将通常50μm厚度的高反射高纯度铝的薄箔应用于接收表面，以提供低比辐射率表面，在这种情况下，该低比辐射率表面倾向于从接收表面反射入射辐射。
[0020]这种箔包裹方法的缺点包括有效包裹制冷剂容器所花费的时间，这是由于需要覆盖的相对复杂的形状而造成的复杂性，以及组装复杂性，该组装复杂性是由于箔必须利用双面胶带粘住，并且利用小洞通气，以便当制冷剂容器周围的体积在OVC内抽空时，允许气体逸出。箔将是相对导电的，并且在MRI系统中，该导电性可以引起梯度线圈相互作用，这可能增加系统的热负荷。
[0021]对于其中磁体线圈10未被包围在制冷剂容器内的磁体系统(常常称为“干磁体”)，磁体线圈和支撑结构通常提供接收表面。诸如在磁体线圈和支撑组件中使用的诸如不锈钢、GRP、树脂的材料通常具有高比辐射率。已经采取了一些常规步骤，试图降低比辐射率。这样的表面可以包覆有如上面讨论的铝箔层，或者包覆有层压到塑料(诸如聚酯)的较薄的铝，以给出提高的抗撕裂性。一种示例材料是RUAG Space GmbH的COOLCAT 4K。它是双面铝化的12μm聚酯箔和6μm纯铝箔的层压材料。
[0022]为了方便起见，制冷剂容器(在设置的情况下)内的磁体结构和单独的磁体结构(在不设置制冷剂容器的情况下)可以称为“冷质量体”，即冷却到最低温度(例如，4K)的物品。
[0023]这样的方法也具有缺点，包括以下所花费的时间：围绕复杂形状包裹箔或层压材料、利用粘合胶带将箔或层压材料粘在适当地方、以及提供足够的洞以便当抽空OVC时气体逸出。一般使用的双面粘合胶带仅能良好地粘附到金属，而不能粘附到塑料、树脂或GRP，可
能难以将箔或层压材料布置成充分附接。箔的导电性意味着必须小心电连接器以及周围的未绝缘接线，以免损害电隔离。箔将是相对导电的，并且在MRI系统中，这种导电性可以引起梯度线圈相互作用，这可能增加系统的热负荷。依赖于金属层的厚度，这也可以应用于层压材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种超导磁体组件，包括在外部真空室(14)内的冷质量体，所述冷质量体自身包括超导磁体线圈(10)，其中热辐射屏蔽件(16)位于所述冷质量体周围，但在所述外部真空室(14)内部，其特征在于，所述超导磁体组件还包括自支撑柔性屏蔽件，以便基本上包围所述冷质量体，其中所述自支撑柔性屏蔽件包括成形塑料片，所述成形塑料片在其两个侧面上均具有低比辐射率覆层，所述成形塑料片位于所述冷质量体与所述热辐射屏蔽件之间，所述自支撑柔性屏蔽件包括在其两个侧面上均具有低比辐射率覆层的成形塑料片的折叠结构，所述折叠结构附接到所述冷质量体。2.根据权利要求1所述的超导磁体组件，其中所述自支撑柔性屏蔽件在所述冷质量体的温度与所述热辐射屏蔽件的温度之间的中间温度处热浮动。3.根据权利要求1或权利要求2所述的超导磁体组...

【专利技术属性】
技术研发人员：W，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：