本發(fā)明屬于超導技術領域，尤其涉及一種低溫超導磁體。

背景技術：

低溫超導磁體系統(tǒng)可提供高穩(wěn)定度、高均勻度、高場強的磁場，是高性能MRI(高性能醫(yī)療用核磁共振成像儀)等相關裝置的首選磁體系統(tǒng)。低溫超導磁體的超導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)境采用一個內充低溫液體(通常為液態(tài)氦)的容器提供，超導線繞組浸泡在其中。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)導致的損耗，通常使用制冷機進行冷卻。

用于上述用途的一些類型的制冷機，例如GM型制冷機，在其回熱器中含有磁性材料。在制冷機工作時，該磁性材料做往復運動，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，結果將導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，一般采取屏蔽結構或屏蔽裝置?，F(xiàn)有技術中的屏蔽機構要么屏蔽效果差，要么屏蔽結構涉及復雜，使用成本高。

其中，MRI磁體漏熱也是現(xiàn)有技術中主要存在的問題，一般采用真空杜瓦包裹超導線圈以減少漏熱，杜瓦為多層杜瓦層包裹液氦的結構，最內層的杜瓦包裹浸于液氦中的超導線圈，溫度較低，約為4.2K，杜瓦最外層裸露于空氣中，溫度為常溫，在內、外杜瓦層之間開設置有一層冷屏，冷屏根據(jù)具體設計可以控制到40K，也可以根據(jù)不同的設計控制為50K或60K。杜瓦的內外各層間溫差較大，必然存在磁體漏熱的情況。杜瓦內部具有一些必要的連接各層杜瓦的層間連接件，由于各層間具有溫度差，層間連接件上存在溫度梯度，使得熱量通過層間連接件向低溫杜瓦層傳導，增加其熱負載。如果磁體的漏熱量較大，就需要提高制冷功率或被動的通過液氦揮發(fā)來保證超導線圈的低溫運行環(huán)境，這兩種情況都會使設備的運行及維護成本升高。

因此，如何改變各層杜瓦之間的層間連接件的溫度梯度，減少漏熱量，降低所需制冷功率和液氦揮發(fā)率，以便降低設備的運行及維護的成本，是本領域技術人員亟待解決的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種低溫超導磁體，既能夠實現(xiàn)超導磁體工作環(huán)境的溫度，又能夠減少超導磁體的漏熱，提高了使用質量，降低了使用成本。

為達到以上目的，本發(fā)明采用的技術方案為：一種低溫超導磁體，包括內充液氦的杜瓦容器、位于杜瓦容器內的超導繞組和至少部分位于杜瓦容器中的具有磁性材料的制冷機，所述杜瓦容器包括內殼體、設置在內殼體外部的外殼體以及設置在內殼體和外殼體之間的冷屏，所述制冷機部分地設置在外殼體與內殼體之間，其特征在于，還包括圍繞制冷機中磁性材料運動區(qū)域設置的磁屏蔽罩，所述磁屏蔽罩至少具有中間存在間隙的兩層屏蔽體。

優(yōu)選地，所述杜瓦容器還包括用于連接內殼體和外殼體的多個連接件。

優(yōu)選地，所述杜瓦容器還包括連接冷屏和每個連接件的導冷帶。

優(yōu)選地，所述導冷帶連接到連接件的溫度節(jié)點上。

優(yōu)選地，所述導冷帶通過設置在導冷帶兩端的導冷鼻分別固定在冷屏和連接件的溫度節(jié)點上。

優(yōu)選地，所述制冷機的第一冷卻級與冷屏接觸，第二冷卻級連接于杜瓦容器內殼體上的冷凝器。

優(yōu)選地，磁屏蔽罩的屏蔽體采用導電性材料或導磁性材料制成。

優(yōu)選地，相鄰的兩層屏蔽體之間由絕緣材料制成的支撐件連接。

優(yōu)選地，屏蔽體通過由導熱性良好的絕緣材料制成的固定件固定到杜瓦容器的內殼體上并熱連接。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1)該低溫超導磁體的磁屏蔽罩采用多層屏蔽結構，能夠有效地降低制冷機內的磁性材料對超導磁體的干擾；

2)該低溫超導磁體的杜瓦容器具有連接冷屏與連接件的導冷帶，所述導冷帶能夠降低連接件的溫度梯度，減少冷屏向內殼體漏熱，進而降低了制冷機的負載，降低了使用成本。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的整體結構圖

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的屏蔽裝置的放大圖

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的連接件和導冷帶的放大圖

具體實施方式

以下描述用于揭露本發(fā)明以使本領域技術人員能夠實現(xiàn)本發(fā)明。以下描述中的優(yōu)選實施例只作為舉例，本領域技術人員可以想到其他顯而易見的變型。

如圖1所示的一種低溫超導磁體，包括內充液氦的杜瓦容器和位于杜瓦容器內的超導繞組16，所述杜瓦容器包括內殼體1、設置在內殼體1外部的外殼體3以及設置在內殼體1和外殼體3之間的冷屏2，并且內殼體1和外殼體3之間為真空夾層。具體，外殼體3設計為300K，冷屏為40K。

制冷機8安裝在杜瓦容器真空夾層內的低溫頸管4和高溫頸管7中，在低溫頸管4的外側環(huán)繞有磁屏蔽罩6，所述磁屏蔽罩6用以屏蔽制冷機8中的磁性材料10的磁性進而避免磁性材料10的磁場對超導繞組16產(chǎn)生的磁場產(chǎn)生影響。

具體地，上述制冷機8是一種GM型兩級制冷機，該制冷機8的第一級冷卻級9冷卻冷屏2，第二級冷卻級11冷卻連接于杜瓦容器內殼體1上的冷凝器12，從而使已蒸發(fā)的氦氣體重新凝結成液態(tài)滴回。正常工作狀態(tài)下，制冷機8的第二級的回熱器中的磁性材料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，由高純度導電性材料或導磁性材料制成，采用套裝在一起的3層結構，圍繞低溫頸管4設置且保持不接觸。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間隙。屏蔽體13通過由導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，以獲得高的電導率h，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構，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構，這樣，該屏蔽結構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8的第一級熱站5(較高溫度區(qū))為限。由于該屏蔽結構設置在低溫頸管4外側的杜瓦容器真空夾層內，并且不與較高溫度區(qū)相連接，所以它不會帶來高低溫區(qū)之間的固體熱傳導損耗。另外，由于不與制冷機8發(fā)生機械連接，也不影響制冷機8的拆裝操作。

所述杜瓦容器還包括設置在所述內殼體1和外殼體3之間并將內殼體1和外殼體3連接的連接件17，所述連接件17穿過冷屏2，其可以為管狀的結構。

進一步，所述杜瓦容器還包括一端連接冷屏2、另一端連接連接件17的導冷帶18，并且導冷帶18在連接件17上的連接位置介于冷屏2與外殼體3之間，該連接位置稱為溫度節(jié)點，導冷帶18采用良好的導熱材料制成。在使用時，由于外殼體3的溫度與內殼體1的溫度相差較大，通過采用導冷帶18能夠使連接件17的溫度節(jié)點的溫度與冷屏2的溫度大致相同，即降低了連接件17的溫度節(jié)點的溫度，從而改變連接件17的溫度梯度，減少冷屏2向內殼體1的漏熱量，降低了設備正常運行所需制冷功率的同時降低了液氦揮發(fā)率，從而降低了設備的運行和維護成本。

在實際安裝過程中，連接件17上的溫度節(jié)點的選取非常重要，通常需要經(jīng)漏熱計算和軟件模擬在連接件17上找出一個點，當這個點與冷屏2的溫度相同時冷屏2與內殼體1通過連接件17的固體傳導漏熱量最小，即選取這個點為溫度節(jié)點。通過導冷帶18將連接件17的溫度節(jié)點與冷屏2導溫連接，使兩者溫度基本相同，促使連接件17的溫度梯度改變，進而降低冷屏2到內殼體1的漏熱量。

在本實施例中，導冷帶18的導冷截面積的選取也是需要經(jīng)過計算得出的。在具體應用中，根據(jù)導冷帶18選取的材料性能及安裝位置經(jīng)過一系列計算，在節(jié)省材料的前提下計算出導冷帶18的導冷截面積。

為了提高導冷效果的同時降低裝置成本，本實施例中，選取價格相對便宜且導溫效果較好的銅材料做導冷帶18。

所述導冷帶18可以通過焊接或者捆綁的方式固定在冷屏2上，也可以在導冷帶18的兩端各設置一導冷鼻通過螺栓分別固定在冷屏2和連接件17上。

并且，在整個杜瓦容器中，連接件17的數(shù)量和形狀可以根據(jù)需要進行設定。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明的范圍內。本發(fā)明要求的保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。