專(zhuān)利名稱(chēng)：具有熱傳遞不同的區(qū)域的超導(dǎo)電磁線圈的制作方法
具有熱傳遞不同的區(qū)域的超導(dǎo)電磁線圈本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)電磁線圈和一種具有按本發(fā)明的超導(dǎo)電磁線圈的磁共振斷層成像設(shè)備。在磁共振斷層成像設(shè)備(MRT)中，為了產(chǎn)生數(shù)量級(jí)為多個(gè)特斯拉(例如3T)的主磁場(chǎng)，通常使用帶有超導(dǎo)線圈繞組的電磁線圈，其中，線圈繞組定位于線圈架之中和/或之上。電磁線圈為了進(jìn)行冷卻而布置于通常利用液氦運(yùn)行的低溫恒溫器中。低溫恒溫器通常至少部分填充有液氦。但這一方面出于成本原因以及另一方面由于長(zhǎng)期情況下會(huì)耗盡氦的儲(chǔ)備而是不利的。按照冷卻超導(dǎo)電磁線圈的另一種方式，液氦在適當(dāng)?shù)墓艿乐醒h(huán)。但這種冷卻系統(tǒng)很耗費(fèi)并且因此同樣成本昂貴。因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種成本低廉并且節(jié)約資源的可能性來(lái)冷卻MRT設(shè)備的超導(dǎo)電磁線圈。該技術(shù)問(wèn)題通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求所述的發(fā)明解決。有利的設(shè)計(jì)方案在從屬權(quán)利要求中給出?？臻g上的用語(yǔ)如下部、之下(下方)、上部、之上(上方)等在以下是參照垂直線 (即通過(guò)重力預(yù)先規(guī)定的方向)而言的。本發(fā)明所基于的認(rèn)知由CFD(計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)或數(shù)字流體動(dòng)力學(xué))研究得出，其中對(duì)在低溫恒溫器中不同預(yù)先規(guī)定的氦填充高度或填充水平N下的氦氣流體性能進(jìn)行了研究，該低溫恒溫器例如使用在MRT設(shè)備中。在此認(rèn)為，只用液氦將低溫恒溫器填充至填充水平N，在液氦徹㈣之上形成氣相氦Hegas。在氣相氦中附加地形成溫度分層。氣相氦Hegas的溫度高于液態(tài)氦Helitl，因此例如對(duì)于安裝在低溫恒溫器中的電磁線圈來(lái)說(shuō)，不能排除超導(dǎo)性消除即受到破壞的危險(xiǎn)。這項(xiàng)研究帶來(lái)這樣的認(rèn)知，即為了充分冷卻布置在低溫恒溫器中的、具有超導(dǎo)線圈繞組和線圈架的超導(dǎo)電磁線圈，低溫恒溫器實(shí)際上不必完全用液氦填充。電磁線圈的溫度也可以通過(guò)減少的液氦儲(chǔ)備，即在較低的氦填充水平N時(shí)保持在超導(dǎo)性的臨界閾值之下。CFD研究具體表明，在低溫恒溫器中的填充水平N較低時(shí)，在氣相氦中(即在液氦上方)，盡管存在對(duì)流循環(huán)，但還形成對(duì)于電磁線圈的冷卻產(chǎn)生影響的、具有不同溫度的區(qū)域。圖1以簡(jiǎn)化圖示出剖切低溫恒溫器20和電磁線圈10的橫截面以及在低溫恒溫器20 中形成的具有不同溫度的區(qū)域A-D，該電磁線圈10帶有線圈繞組11和線圈架12。在此處所示的橫截面中，線圈繞組11嵌入線圈架12中-在低溫恒溫器20的區(qū)域A中具有液氦Helitl,也就是說(shuō)在此線圈繞組得到理想的冷卻。線圈繞組和線圈架的溫度在氦的沸點(diǎn)范圍內(nèi)G.2-4.3K)。由于重力原因區(qū)域A當(dāng)然位于低溫恒溫器20的“下部”。-在低溫恒溫器20緊鄰區(qū)域A上方的區(qū)域B中，氦呈氣態(tài)(Hegas)。氦的氣態(tài)溫度 Tlfe低于電磁線圈10的線圈繞組和線圈架的溫度Trail,即Tlfe(B) < TraiJB)，因此在這里也還能進(jìn)行有效冷卻。
-在低溫恒溫器20直接位于區(qū)域B上方的區(qū)域C中，氦也呈氣態(tài)Hegas。氦的氣態(tài)溫度Tlte和線圈繞組與線圈架的溫度Trail相等，即Tae(C) = Tc0il(C)o-在低溫恒溫器20直接位于區(qū)域C上方的區(qū)域D中，氦也呈氣態(tài)Hegas。氣體溫度 THe大于線圈繞組與線圈架的溫度Trail,即ΤΗε⑶> Trail⑶，因?yàn)闊嵊绕渫ㄟ^(guò)低溫恒溫器20 的壁21進(jìn)入。這樣的結(jié)果是，線圈繞組在區(qū)域D中直接通過(guò)氦氣并且間接通過(guò)線圈架被加熱，因此在該區(qū)域中更可能發(fā)生超導(dǎo)性中斷。區(qū)域A-D沿垂直方向的尺寸取決于低溫恒溫器中液氦Helitl的填充水平N以及可能取決于從低溫恒溫器外部進(jìn)入的熱。從這些認(rèn)知出發(fā)建議，使電磁線圈與周?chē)鋮s介質(zhì)間的熱傳遞分別與不同區(qū)域 A-D中局部存在的條件相匹配處于對(duì)電磁線圈進(jìn)行冷卻(因?yàn)橹車(chē)鋮s介質(zhì)的溫度低于電磁線圈的溫度)的區(qū)域內(nèi)的電磁線圈局部區(qū)域設(shè)計(jì)成，使得可在電磁線圈和冷卻介質(zhì)之間進(jìn)行大量的熱傳遞。在此可在電磁線圈與周?chē)橘|(zhì)之間交換大量的熱量，使得可從電磁線圈導(dǎo)出大量熱量給氦。在上面的術(shù)語(yǔ)中這涉及低溫恒溫器的區(qū)域A和B。附加地或可選地，處于周?chē)橘|(zhì)溫度高于電磁線圈溫度的區(qū)域內(nèi)的電磁線圈局部區(qū)域設(shè)計(jì)成，使得電磁線圈與周?chē)橘|(zhì)之間的熱量傳遞變得困難，從而理想地不將熱量從冷卻介質(zhì)傳遞給電磁線圈。因此，電磁線圈在該區(qū)域中不被或者僅最少地被周?chē)橘|(zhì)加熱。 在上面的術(shù)語(yǔ)中這尤其涉及區(qū)域D。因此，按本發(fā)明建議了一種帶有至少一個(gè)第一和第二局部區(qū)域的超導(dǎo)電磁線圈， 其中，這些局部區(qū)域在空間上彼此分開(kāi)，并且與冷卻介質(zhì)熱接觸。在此，第一局部區(qū)域與冷卻介質(zhì)之間的熱傳遞大于第二局部區(qū)域與冷卻介質(zhì)之間的熱傳遞。這以有利的方式由此實(shí)現(xiàn)，S卩，將電磁線圈局部區(qū)域內(nèi)的熱傳遞系數(shù)設(shè)計(jì)得不同。 第一局部區(qū)域中的熱傳遞系數(shù)大于第二局部區(qū)域中的熱傳遞系數(shù)。通過(guò)電磁線圈與周?chē)鋮s介質(zhì)這樣相互匹配的性能使得在第一局部區(qū)域內(nèi)能夠交換比在第二局部區(qū)域內(nèi)更多的熱量。在有利的設(shè)計(jì)方案中，電磁線圈的局部區(qū)域具有不同的導(dǎo)熱系數(shù)，其中，第一局部區(qū)域的導(dǎo)熱系數(shù)大于第二局部區(qū)域的導(dǎo)熱系數(shù)。這樣優(yōu)化的電磁線圈性能使得電磁線圈的第一局部區(qū)域適合于將大量熱量排放給冷卻介質(zhì)，而第二局部區(qū)域設(shè)計(jì)用于只從周?chē)鋮s介質(zhì)吸收較少的熱量。電磁線圈有利地在第一局部區(qū)域內(nèi)具有用于擴(kuò)大電磁線圈表面的表面結(jié)構(gòu)，尤其是凹槽、肋條和/或紋理。由此在第一局部區(qū)域與冷卻介質(zhì)之間的分界面處實(shí)現(xiàn)了增大的熱傳遞。電磁線圈有利地在第二局部區(qū)域內(nèi)具有使該電磁線圈與冷卻介質(zhì)熱絕緣的絕熱層。由此減少了第二局部區(qū)域與冷卻介質(zhì)之間的熱傳遞。電磁線圈為了進(jìn)行熱絕緣在第二局部區(qū)域內(nèi)配有涂層，尤其是人造樹(shù)脂涂層，或者被絕熱的材料包繞。由此減少了第二局部區(qū)域與冷卻介質(zhì)之間的熱傳遞。在一種特殊的設(shè)計(jì)方案中，電磁線圈除了真正導(dǎo)電的線圈繞組外還具有線圈架。 線圈架在電磁線圈的第一局部區(qū)域中的熱傳遞系數(shù)大于該線圈架在電磁線圈的第二局部區(qū)域中的熱傳遞系數(shù)。在另一種設(shè)計(jì)方案中，線圈架在電磁線圈的第一局部區(qū)域中的導(dǎo)熱系數(shù)大于該線
4圈架在電磁線圈的第二局部區(qū)域中的導(dǎo)熱系數(shù)。電磁線圈有利地具有絕緣層，尤其是電絕緣層，其中，絕緣層在電磁線圈的第一局部區(qū)域中所具有的導(dǎo)熱系數(shù)高于該絕緣層在電磁線圈的第二局部區(qū)域中所具有的導(dǎo)熱系數(shù)。按本發(fā)明的磁共振斷層成像設(shè)備具有按本發(fā)明的超導(dǎo)電磁線圈和低溫恒溫器，在低溫恒溫器中具有冷卻介質(zhì)。電磁線圈在此布置在低溫恒溫器內(nèi)。低溫恒溫器內(nèi)的冷卻介質(zhì)有利地處于至少兩種聚集狀態(tài)中，尤其是處于氣態(tài)和液態(tài)中。在一種有利的設(shè)計(jì)方案中，電磁線圈這樣布置在低溫恒溫器中，使得該電磁線圈的第一局部區(qū)域至少部分被液態(tài)冷卻介質(zhì)包圍，并且該電磁線圈的第二局部區(qū)域至少部分被氣態(tài)冷卻介質(zhì)包圍。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)、特征和細(xì)節(jié)由以下參照


的實(shí)施例得出。在附圖中圖1是剖切低溫恒溫器和位于其中的電磁線圈的橫截面，并且示出了形成的溫度區(qū)域；圖2是低溫恒溫器和電磁線圈的3維立體視圖；圖3是剖切低溫恒溫器和位于其中的電磁線圈的橫截面，并且示出了形成的溫度區(qū)域和電磁線圈的兩個(gè)局部區(qū)域；圖4是剖切低溫恒溫器和位于其中的電磁線圈的橫截面，并且示出了形成的溫度區(qū)域和在兩個(gè)不同時(shí)間點(diǎn)時(shí)電磁線圈的三個(gè)局部區(qū)域。附圖中相同或相應(yīng)的區(qū)域、構(gòu)件、組件或方法步驟用相同的附圖標(biāo)記表示。管道中的流動(dòng)方向用箭頭表示。圖2示例性示出了待冷卻的超導(dǎo)電磁線圈10的簡(jiǎn)化直觀圖以及低溫恒溫器20。 在圖2中電磁線圈10和低溫恒溫器20彼此分開(kāi)地示出。在組裝的狀態(tài)下(例如用于MRT 設(shè)備)，電磁線圈10裝入低溫恒溫器20中。在附圖中為了簡(jiǎn)化只示出了一個(gè)電磁線圈10， 但實(shí)際上它通常包括一個(gè)由多個(gè)單獨(dú)的電磁線圈組成的系統(tǒng)。電磁線圈10具有帶圓柱形橫截面的厚壁空心圓柱體的形狀，并且通常(但在此未詳細(xì)示出)由線圈架和超導(dǎo)的線圈繞組構(gòu)成，該線圈繞組自身由多匝超導(dǎo)導(dǎo)體構(gòu)成。線圈繞組可以部分嵌入線圈架中并且另一部分從外側(cè)或內(nèi)側(cè)安裝在線圈架上。此外，電磁線圈 10可由電絕緣層13包圍(圖3中示出)，以便防止可能的短路和電壓擊穿到相鄰線圈以及接地的構(gòu)件。電絕緣層13可由不同的塑料和注塑樹(shù)脂構(gòu)成，例如帶有氧化鋁粉末或玻璃球的環(huán)氧樹(shù)脂(例如“stycast”)。低溫恒溫器20原則上由兩個(gè)相互貼靠的、共軸設(shè)置且直徑不同的空心圓柱體21、 22構(gòu)成。圓柱體21、22圓周表面之間的空間在圓柱體端側(cè)被封閉，從而可以在該空間內(nèi)盛放冷卻介質(zhì)，例如氦。外圓柱體21的直徑通常約為an，而內(nèi)圓柱體22的直徑約為lm。圓柱體的長(zhǎng)度約為2m。為了用MRT設(shè)備對(duì)病人進(jìn)行檢查，該病人在內(nèi)圓柱體22內(nèi)部平躺于未示出的病人床上。為了確保電磁線圈10或線圈繞組的超導(dǎo)性，需要將它們冷卻到相應(yīng)的溫度。為此，電磁線圈10在低溫恒溫器20內(nèi)位于圓柱體21、22圓周表面之間的所述空間內(nèi)。如上所述，在該處還具有為冷卻電磁線圈10并且尤其冷卻超導(dǎo)線圈繞組所需的冷卻劑(氦)。電磁線圈10與氦熱接觸，從而確保在電磁線圈10和氦之間進(jìn)行熱傳遞。但所述空間沒(méi)有完全被液氦Helitl填充，而是僅部分地，由于重力在低溫恒溫器下部聚集在液氦池中。視填充量而定，液氦池的表面位于填充水平N。在填充水平N之下形成本文開(kāi)頭稱(chēng)為“區(qū)域A”的區(qū)域，在該區(qū)域中存在液氦Heli(1。緊鄰填充水平N之上與液氦Helitl相接的是氣相氦Hegas，其中形成區(qū)域B，在該區(qū)域B中氣體溫度THe低于電磁線圈溫度Trail。再緊鄰區(qū)域B上方，即在區(qū)域C中，氣體溫度Tlte等于電磁線圈溫度Trail,而在位于其上的區(qū)域D 中氣體溫度Tlfe高于電磁線圈溫度Τ。。η。由此形成的對(duì)電磁線圈10的冷卻的影響已在本文開(kāi)頭進(jìn)行了總結(jié)電磁線圈10的局部區(qū)域100能夠被冷卻，當(dāng)電磁線圈10裝入低溫恒溫器 20中時(shí)，該局部區(qū)域100(參見(jiàn)圖2和圖3)有利地位于低溫恒溫器20的區(qū)域A以及可能也至少部分位于區(qū)域B中，而對(duì)于電磁線圈10位于區(qū)域D中的局部區(qū)域200來(lái)說(shuō)，存在其被加熱的缺點(diǎn)。電磁線圈10按本發(fā)明設(shè)計(jì)成，使得該電磁線圈具有至少兩個(gè)導(dǎo)熱系數(shù)或熱傳遞系數(shù)不同的局部區(qū)域100、200。線圈繞組11和/或線圈架12也相應(yīng)地劃分為兩個(gè)局部區(qū)域。導(dǎo)熱系數(shù)是材料參數(shù)并且單位是W/m/K。與導(dǎo)熱系數(shù)不同，熱傳遞系數(shù)是表征兩種固體之間或一種固體與一種流體之間的熱流的一個(gè)數(shù)，其單位是W/m2/K。換言之，熱傳遞系數(shù)表示在兩種介質(zhì)之間的臨界面上交換的熱量或熱能的程度，即在給定的溫度差下從一種介質(zhì)到另一種介質(zhì)的熱傳遞的程度。在此，較大的熱傳遞系數(shù)表示在溫度差較小時(shí)就已經(jīng)能將較多的熱量從一種介質(zhì)傳遞給另一種介質(zhì)。因此意思相同的是，當(dāng)具有較大的熱傳遞系數(shù)時(shí)，物體如電磁線圈可在冷卻介質(zhì)比物體更冷的前提下被冷卻介質(zhì)有效地冷卻。熱傳遞系數(shù)一方面與材料有關(guān)。例如絕熱材料具有較小的熱傳遞系數(shù)。具體地說(shuō)，熱傳遞系數(shù)取決于介質(zhì)之間的溫度差和散熱介質(zhì)以及放熱介質(zhì)的比熱容、密度和導(dǎo)熱系數(shù)。此外熱傳遞當(dāng)然還與介質(zhì)之間的分界面或表面的大小有關(guān)。在電磁線圈10的第一局部區(qū)域100中存在較大的熱傳遞系數(shù)，當(dāng)電磁線圈10裝入低溫恒溫器20中時(shí)，該第一局部區(qū)域100例如位于低溫恒溫器20的區(qū)域A、B中。較大的熱傳遞系數(shù)確保了冷卻介質(zhì)30與電磁線圈10之間強(qiáng)烈的熱傳遞，因此可從電磁線圈10 導(dǎo)出較多的熱量給冷卻介質(zhì)30，或在待導(dǎo)出的熱量給定的情況下，電磁線圈的溫度只略高于冷卻介質(zhì)的溫度。在電磁線圈10裝入低溫恒溫器20的狀態(tài)下，電磁線圈10的第二局部區(qū)域200位于區(qū)域D中。在局部區(qū)域200中存在較小的熱傳遞系數(shù)，因此在電磁線圈10與冷卻介質(zhì)30 之間僅能進(jìn)行最小程度的熱交換。較小的熱傳遞系數(shù)使得電磁線圈10的溫度在局部區(qū)域 200內(nèi)基本上保持恒定，因?yàn)樵谶@個(gè)位置上電磁線圈10與冷卻介質(zhì)30之間的熱傳遞是最小化的。線圈在區(qū)域D中吸收的熱量需要重新在區(qū)域A和B中被導(dǎo)出。也就是說(shuō)區(qū)域D中較小的熱傳遞系數(shù)再次有利于使得線圈并沒(méi)有變得比區(qū)域A和B內(nèi)的冷卻介質(zhì)熱很多。通過(guò)適當(dāng)選擇用于電磁線圈10尤其是線圈架12的材料，可以根據(jù)需求影響熱傳遞系數(shù)。此外，可以通過(guò)擴(kuò)大介質(zhì)之間(即電磁線圈10與冷卻介質(zhì)30之間)的分界面來(lái)增大熱傳遞系數(shù)。為了能夠提高局部區(qū)域100內(nèi)的熱傳遞，可以例如相比具有光滑表面的電磁線圈擴(kuò)大電磁線圈10與冷卻介質(zhì)30之間的分界面。為此，在電磁線圈10的表面內(nèi)加入表面結(jié)構(gòu)110，例如凹槽、肋條或其它紋理。附加地或可選地，為電磁線圈10的電絕緣層13選擇一種具有較高導(dǎo)熱性或較大導(dǎo)熱系數(shù)的材料，例如導(dǎo)熱能力明顯超過(guò)值0. 2ff/m/K的絕緣材料。此外，局部區(qū)域100內(nèi)的線圈架12也可由一種具有較高導(dǎo)熱能力的材料制造。線圈架 12通常由鋁合金構(gòu)成。但同樣合適的還有例如玻璃纖維強(qiáng)化的塑料(GFK)。為了使局部區(qū)域200內(nèi)的熱傳遞最小化，在最簡(jiǎn)單的情況下為局部區(qū)域200配備具有較小熱傳遞系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)的絕熱層210。例如在將電磁線圈10裝入低溫恒溫器20 之前，該電磁線圈10的局部區(qū)域200可浸入人工樹(shù)脂池(Resine)中，使得局部區(qū)域200由一層絕緣的附加人工樹(shù)脂涂層210覆蓋?？蛇x地，絕緣涂層210例如也可以噴射或涂敷在局部區(qū)域200上。此外可以考慮，用一種絕緣材料210，例如聚四氟乙烯(Teflon)膠帶或薄膜或者Kapton (聚酰亞胺)膠帶或薄膜包裝或卷繞。用人工樹(shù)脂浸漬過(guò)的繞組也是合適的。同樣可以考慮的是，用一種具有較小導(dǎo)熱系數(shù)的材料制造局部區(qū)域200內(nèi)的線圈架12，而局部區(qū)域100內(nèi)的線圈架由一種具有較大導(dǎo)熱系數(shù)的材料構(gòu)成。尤其對(duì)于填充高度N隨著時(shí)間逐漸下降的開(kāi)放式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在確定并且設(shè)計(jì)電磁線圈10的局部區(qū)域100和200的尺寸時(shí)需要注意的是，液氦30的填充水平N在最初注入低溫恒溫器20之后在正常運(yùn)行中隨時(shí)間逐漸下降。區(qū)域B和C也隨著填充水平N相對(duì)于電磁線圈10向下降，而區(qū)域D向下擴(kuò)展。這會(huì)致使起初例如屬于區(qū)域B的區(qū)域在一段時(shí)間后屬于區(qū)域C。相應(yīng)地，電磁線圈在該處起初還被冷卻(在區(qū)域B中Tlfe < Trail)，但之后當(dāng)區(qū)域C下降到一定程度后不再被冷卻。在極端情況下，填充水平N以及區(qū)域B、C下降到使得區(qū)域D擴(kuò)展到起初還對(duì)電磁線圈10進(jìn)行冷卻的區(qū)域內(nèi)。在另一種實(shí)施形式中，電磁線圈10可以具有另一個(gè)局部區(qū)域300，其設(shè)置在局部區(qū)域100和200之間。局部區(qū)域300內(nèi)的熱傳遞系數(shù)值處于局部區(qū)域100和200的熱傳遞系數(shù)之間。理想地，局部區(qū)域100、200、300根據(jù)低溫恒溫器20中液氦的初始填充水平N設(shè)計(jì)尺寸。在此認(rèn)為事先就已知通常將低溫恒溫器20填充到什么樣的填充水平。因?yàn)閷?duì)于低溫恒溫器的正常運(yùn)行來(lái)說(shuō)已知填充水平N和區(qū)域A、B、C、D的位置和尺寸如何隨時(shí)間變化以及在什么樣的最低填充水平N時(shí)再補(bǔ)充液氦，所以鑒于這種變化可以?xún)?yōu)化電磁線圈10的局部區(qū)域100、200、300的尺寸設(shè)計(jì)。例如可以如圖4所示進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)。圖4A示出在剛剛將低溫恒溫器填充至填充水平N后的時(shí)間點(diǎn)t0時(shí)區(qū)域A、B、C、D的位置和尺寸。圖4B示出在之后的時(shí)間點(diǎn)tl時(shí)的區(qū)域A、B、C、D，在該時(shí)間點(diǎn)tl時(shí)通常再次用液氦填充低溫恒溫器20。電磁線圈10的局部區(qū)域100、200、300可以例如這樣設(shè)計(jì)尺寸，使得區(qū)域300在時(shí)間點(diǎn)tl時(shí)最大程度地被區(qū)域 C覆蓋。由此確保較熱的區(qū)域D不會(huì)進(jìn)入到電磁線圈10的可在電磁線圈10與冷卻介質(zhì)30 之間進(jìn)行較大熱傳遞的局部區(qū)域100中。所建議的尺寸設(shè)計(jì)當(dāng)然只是眾多可能性中的一種。同樣可以考慮用于設(shè)計(jì)局部區(qū)域100、200、300的尺寸的其它模型，但原則上需要注意， 區(qū)域A、B、C、D的位置和尺寸隨時(shí)間變化。更近一步的匹配可以這樣實(shí)現(xiàn)，即電磁線圈10配備有四個(gè)或更多局部區(qū)域。
權(quán)利要求
1.一種超導(dǎo)電磁線圈(10)，具有至少一個(gè)第一局部區(qū)域(100)和至少一個(gè)第二局部區(qū)域000)，其中，所述局部區(qū)域(100、200)在空間上彼此分開(kāi)，并且與冷卻介質(zhì)(30)熱接觸， 其特征在于，所述第一局部區(qū)域(100)與所述冷卻介質(zhì)(30)之間的熱傳遞大于所述第二局部區(qū)域O00)與所述冷卻介質(zhì)(30)之間的熱傳遞。
2.按權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)電磁線圈(10)，其特征在于，所述電磁線圈(10)的局部區(qū)域(100、200)中的熱傳遞系數(shù)不同，其中，所述第一局部區(qū)域(100)中的熱傳遞系數(shù)大于所述第二局部區(qū)域O00)中的熱傳遞系數(shù)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的超導(dǎo)電磁線圈(10)，其特征在于，所述電磁線圈(10)的局部區(qū)域(100、200)具有不同的導(dǎo)熱系數(shù)，其中，所述第一局部區(qū)域(100)的導(dǎo)熱系數(shù)大于所述第二局部區(qū)域O00)的導(dǎo)熱系數(shù)。
4.按權(quán)利要求1至3之一所述的超導(dǎo)電磁線圈(10)，其特征在于，所述電磁線圈(10) 在所述第一局部區(qū)域(100)內(nèi)具有用于擴(kuò)大所述電磁線圈(10)表面的表面結(jié)構(gòu)(110)，尤其是凹槽、肋條和/或紋理。
5.按前述權(quán)利要求之一所述的超導(dǎo)電磁線圈(10)，其特征在于，所述電磁線圈(10)在所述第二局部區(qū)域O00)內(nèi)具有使該電磁線圈(10)與所述冷卻介質(zhì)(30)熱絕緣的絕熱層 (210)。
6.按前述權(quán)利要求之一所述的超導(dǎo)電磁線圈(10)，其特征在于，所述電磁線圈(10)為了進(jìn)行熱絕緣在所述第二局部區(qū)域O00)內(nèi)-配有涂層010)，尤其是人造樹(shù)脂涂層，或者-被絕熱的材料O10)包繞。
7.按前述權(quán)利要求之一所述的超導(dǎo)電磁線圈(10)，其特征在于，所述電磁線圈(10)具有線圈架(12)，其中，所述線圈架(12)在所述電磁線圈(10)的第一局部區(qū)域(100)中的熱傳遞系數(shù)大于該線圈架(12)在所述電磁線圈(10)的第二局部區(qū)域(200)中的熱傳遞系數(shù)。
8.按前述權(quán)利要求之一所述的超導(dǎo)電磁線圈(10)，其特征在于，所述電磁線圈(10)具有線圈架(12)，其中，所述線圈架(12)在所述電磁線圈(10)的第一局部區(qū)域(100)中的導(dǎo)熱系數(shù)大于該線圈架(12)在所述電磁線圈(10)的第二局部區(qū)域Q00)中的導(dǎo)熱系數(shù)。
9.按前述權(quán)利要求之一所述的超導(dǎo)電磁線圈(10)，其特征在于，所述電磁線圈(10)具有絕緣層(13)，尤其是電絕緣層，其中，所述絕緣層(1 在所述電磁線圈(10)的第一局部區(qū)域(100)中所具有的導(dǎo)熱系數(shù)高于該絕緣層(13)在所述電磁線圈(10)的第二局部區(qū)域 (200)中所具有的導(dǎo)熱系數(shù)。
10.一種磁共振斷層成像設(shè)備(MRT)，具有低溫恒溫器(20)，在所述低溫恒溫器00)中具有冷卻介質(zhì)(30)，該磁共振斷層成像設(shè)備還具有按前述權(quán)利要求之一所述的超導(dǎo)電磁線圈(10)，其中，所述電磁線圈(10)布置在所述低溫恒溫器00)內(nèi)。
11.按權(quán)利要求10所述的磁共振斷層成像設(shè)備(MRT)，其特征在于，所述低溫恒溫器內(nèi)的冷卻介質(zhì)處于至少兩種聚集狀態(tài)中，尤其是處于氣態(tài)和液態(tài)中。
12.按權(quán)利要求11所述的磁共振斷層成像設(shè)備(MRT)，其特征在于，所述電磁線圈(10) 這樣布置在所述低溫恒溫器中，使得該電磁線圈(10)的第一局部區(qū)域(100)至少部分被液態(tài)冷卻介質(zhì)包圍，并且該電磁線圈(10)的第二局部區(qū)域(200)至少部分被氣態(tài)冷卻介質(zhì)包圍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)電磁線圈。該電磁線圈為了進(jìn)行冷卻而位于低溫恒溫器中，該低溫恒溫器只用液氦填充到一定填充水平。在液氦池上方形成具有溫度分層的氣相氦，該溫度分層中的部分溫度會(huì)導(dǎo)致超導(dǎo)性被破壞。因此，電磁線圈被劃分為至少兩個(gè)局部區(qū)域內(nèi)，線圈與周?chē)鋮s介質(zhì)之間的熱傳遞在這些區(qū)域中不同。在此，在線圈的第一局部區(qū)域中熱傳遞較大，該第一局部區(qū)域的冷卻介質(zhì)溫度低到足以進(jìn)行冷卻，而電磁線圈在第二局部區(qū)域中具有絕熱層，在該第二局部區(qū)域中冷卻介質(zhì)的溫度高于臨界值。因此，在第二局部區(qū)域中在線圈與周?chē)鋮s介質(zhì)之間不進(jìn)行熱交換，而在第一局部區(qū)域中對(duì)線圈進(jìn)行冷卻。
文檔編號(hào)H01F6/02GK102388318SQ201080015620
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月9日
發(fā)明者E.阿斯特拉, M.P.烏門(mén), N.休伯 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司