用于超导线圈的支撑装置的制作方法

本发明总体上涉及用于例如在低温环境中的磁体的超导线圈。具体而言，本发明涉及用于支撑被通电以产生大磁场强度的超导线圈的装置或结构，以及支撑这种超导线圈的方法。

背景技术：
和

技术实现要素：

超导磁体系统被应用于各种环境中，包括核磁共振(NMR)分析和磁共振成像(MRI)。为了实现超导性，磁体被保持在温度接近绝对零度的低温环境中。通常，磁体系统包括作为一个或多个磁体来运行的一个或多个导电线圈，且所述一个或多个导电线圈被置于低温保持器中并且由比如液态氦的低温流体冷却以保持超导性。

一些超导磁体系统具有在不同轴向位置处以及具有不同半径的多个超导线圈或线圈节段。例如，在一些情形中，用于MRI设备的超导磁体系统可包括与超导屏蔽线圈一起的主超导线圈(有时称为场线圈)，所述主超导线圈具有在不同轴向位置处的多个主线圈节段(或场线圈节段)，所述多个主线圈节段具有第一半径，所述超导屏蔽线圈具有在不同轴向位置处的多个屏蔽线圈节段，所述多个屏蔽线圈节段具有大于所述场线圈的第一半径的第二半径。

当被通电时，超导线圈或线圈节段(其直径例如可以是大约一米或两米)在它们之间施加大的磁力以及大的内磁应力。此外，当超导线圈被通电时，线圈节段径向上有少量(例如，1mm或更多)膨胀，并且这个径向膨胀量可根据线圈的直径改变。然而，在MRI设备中，超导线圈必须相对于彼此定位在一毫米内，以便产生适于成像的磁场。因此，在被通电时线圈的径向膨胀带来了挑战。

此外，超导线圈还必须保持非常低的温度，例如被置于低温保持器内，以便保持超导。支撑超导线圈的任何结构都必须如上所述在大的磁负荷下将超导线圈定位在规定的公差内，同时不产生进入线圈的任何能量释放，所述能量释放会加热它们或周围区域从而影响它们的超导性能。

超导线圈和支撑结构或装置之间的界面可能带来许多挑战。约束超导线圈和定位线圈可能在超导线圈和支撑结构之间的界面处产生大的剪应力。同时，与大的环箍力结合的大的轴向力可能导致在线圈和支撑结构之间的界面处通过摩擦或开裂的接合(cracked bonds)而释放能量，且该能量可能使超导线圈淬火。

对于MRI来说，超导线圈经常使用由NbTi细丝制成的线材，该线材传输高电流而没有电阻。细丝被嵌入允许电流均匀地分布和提供稳定性的铜基材中。通常在线材中使用附加的铜以稳定线圈免受外部能量释放的影响和降低在线圈和支撑结构之间的界面处的应力水平。然而，给超导线圈添加附加的铜使其磁效率降低，增加了它们的热容量(这需要更长的时间冷却它们)且增加了它们的成本。

因此，希望提供一种设备，比如MRI机，其包括用于超导线圈系统的支撑结构。还希望提供这种支撑结构，该支撑结构能够在超导线圈被通电时保持超导线圈相对于彼此的位置在紧密公差内。还希望提供这种支撑结构，该支撑结构能够实现这些目标而不产生大量的摩擦能量和相关的热耗散。

在本发明的一个方面中，一种设备包括：至少第一导电线圈，所述第一导电线圈至少具有彼此分离和间隔开的第一线圈节段和第二线圈节段；和支撑结构，所述支撑结构被设置成支撑所述第一线圈节段和所述第二线圈节段。所述支撑结构被配置成当所述第一导电线圈被通电和断电时保持所述第一线圈节段和所述第二线圈节段的相对轴向位置固定，并且允许所述第一线圈节段和所述第二线圈节段中的每一个在被通电时径向地膨胀。

在一些实施例中，所述设备可进一步至少包括第二导电线圈，其中所述第一导电线圈可以是场线圈并且所述第二导电线圈可以是屏蔽线圈，其中所述屏蔽线圈可至少具有彼此分离和间隔开的第一屏蔽线圈节段和第二屏蔽线圈节段，所述屏蔽线圈可具有大于所述场线圈的直径的直径，并且所述屏蔽线圈的轴线可穿过由所述场线圈限定的圆周。所述支撑结构可被配置成当所述第一导电线圈被通电和断电时保持所述第一屏蔽线圈节段和所述第二屏蔽线圈节段的相对轴向位置固定，并且允许所述第一屏蔽线圈节段和所述第二屏蔽线圈节段中的每一个在被通电时径向地膨胀。

在这些实施例的一些样式中，所述支撑结构可包括：第一支撑元件，所述第一支撑元件可具有设置于所述第一线圈节段上的第一位置处的第一部分，和设置于所述第二线圈节段上的第一位置处的第二部分，其中所述第一支撑元件可相对于所述第二线圈节段上的所述第一位置轴向地、径向地、和在旋转方面固定所述第一线圈节段上的所述第一位置；第二支撑元件，所述第二支撑元件可具有设置于所述第一线圈节段上的第二位置处的第一部分，和设置于所述第二线圈节段上的第二位置处的第二部分，其中所述第二支撑元件可相对于所述第二线圈节段上的所述第二位置轴向地和在旋转方面固定所述第一线圈节段上的所述第二位置，并且允许所述第一线圈节段和所述第二线圈节段的径向移动；第三支撑元件，所述第三支撑元件可具有设置于所述第一线圈节段上的第三位置处的第一部分，和设置于所述第二线圈节段上的第三位置处的第二部分，其中所述第三支撑元件可相对于所述第二线圈节段上的所述第三位置轴向地固定所述第一线圈节段上的所述第三位置，并且允许在所述第一线圈节段和所述第二线圈节段的所述第三位置处的径向移动和旋转移动；和第四支撑元件，所述第四支撑元件可具有设置于所述第一线圈节段上的第四位置处的第一部分，和设置于所述第二线圈节段上的第四位置处的第二部分，其中所述第四支撑元件可相对于所述第二线圈节段上的所述第四位置轴向地固定所述第一线圈节段上的所述第四位置，并且允许在所述第一线圈节段和所述第二线圈节段的所述第四位置处的径向移动和旋转移动。

在这些实施例的一些样式中，所述支撑结构可进一步包括电绝缘支撑环，所述电绝缘支撑环具有平行于所述第一导电线圈的轴线延伸的轴线，其中所述电绝缘支撑环可固定地附接到所述第一支撑元件，并且所述第三支撑元件和所述第四支撑元件中的每一个可具有设置在其中的槽，其中所述电绝缘支撑环的第一部分可设置于所述第三支撑元件中的所述槽中，并且所述电绝缘支撑环的第二部分可设置于所述第四支撑元件的所述槽中。

在这些实施例的一些样式中，所述电绝缘支撑环可包括至少一个旋转约束，所述第二支撑元件可具有设置在其中的槽，所述支撑环的第三部分可设置于所述第二支撑元件中的所述槽中，并且所述第二支撑元件可通过所述至少一个旋转约束而被在旋转方面固定。

在这些实施例的一些样式中，所述设备可进一步至少包括从所述电绝缘支撑环延伸出的第一突出部和第二突出部，其中所述第二支撑元件可具有设置在其中的槽，其中所述支撑环的第三部分可设置于所述第二支撑元件中的所述槽中，并且所述第二支撑元件可在旋转方面固定在所述第一突出部和所述第二突出部之间。

在这些实施例的一些样式中，所述设备可进一步至少包括第二导电线圈，其中所述第一导电线圈可以是场线圈并且所述第二导电线圈可以是屏蔽线圈，所述屏蔽线圈可至少具有彼此分离和间隔开的第一屏蔽线圈节段和第二屏蔽线圈节段，所述屏蔽线圈可具有大于所述场线圈的直径的直径，所述屏蔽线圈的轴线可穿过由所述场线圈限定的圆周，并且所述支撑结构可被配置成当所述第一导电线圈被通电和断电时，保持所述第一屏蔽线圈节段和所述第二屏蔽线圈节段的相对轴向位置固定，并且可允许所述第一屏蔽线圈节段和所述第二屏蔽线圈节段中的每一个在被通电时径向地膨胀。

在这些实施例的一些样式中，所述支撑结构可被配置成当所述场线圈和所述屏蔽线圈中的至少一个被断电时，致使所述场线圈的轴线和所述屏蔽线圈的轴线不对齐，并且当所述场线圈和所述屏蔽线圈都被通电时，致使所述场线圈的轴线和所述屏蔽线圈的轴线对齐。

在这些实施例的一些样式中，所述第一支撑元件可具有设置于所述第一屏蔽线圈节段上的第一位置处的第三部分，和设置于所述第二屏蔽线圈节段上的第一位置处的第四部分，其中所述第一支撑元件可相对于所述第二屏蔽线圈节段上的所述第一位置轴向地、径向地、和在旋转方面固定所述第一屏蔽线圈节段上的所述第一位置，并且所述支撑结构可进一步包括：第五支撑元件，所述第五支撑元件具有设置于所述第一屏蔽线圈节段上的第二位置处的第一部分，和设置于所述第二屏蔽线圈节段上的第二位置处的第二部分，其中所述第五支撑元件可相对于所述第二屏蔽线圈节段上的所述第二位置轴向地和在旋转方面固定所述第一屏蔽线圈节段上的所述第二位置，并且允许所述第一屏蔽线圈节段和所述第二屏蔽线圈节段的径向移动；第六支撑元件，所述第六支撑元件具有设置于所述第一屏蔽线圈节段上的第三位置处的第一部分，和设置于所述第二屏蔽线圈节段上的第三位置处的第二部分，其中所述第六支撑元件可相对于所述第二屏蔽线圈节段上的所述第三位置轴向地固定所述第一屏蔽线圈节段上的所述第三位置，并且允许所述第一屏蔽线圈节段和所述第二屏蔽线圈节段的径向移动和旋转移动；和第七支撑元件，所述第七支撑元件具有设置于所述第一屏蔽线圈节段上的第四位置处的第一部分，其中所述第七支撑元件可相对于所述第二屏蔽线圈节段上的所述第四位置轴向地固定所述第一屏蔽线圈节段上的所述第四位置，并且允许所述第一屏蔽线圈节段和所述第二屏蔽线圈节段的径向移动和旋转移动。

在这些实施例的一些样式中，所述第六支撑元件和所述第七支撑元件中的每一个可具有设置在其中的槽，其中所述支撑环的第四部分可设置于所述第六支撑元件中的所述槽中，并且所述支撑环的第五部分可设置于所述第七支撑元件中的所述槽中。

在这些实施例的一些样式中，所述设备可进一步至少包括从所述电绝缘支撑环延伸出的第三突出部和第四突出部，其中所述第五支撑元件可具有设置在其中的槽，所述支撑环的第六部分可设置于所述第五支撑元件中的所述槽中，并且所述第五支撑元件可在旋转方面固定在所述第三突出部和所述第四突出部之间。

在一些实施例中，所述第一导电线圈可包括铜和电超导材料。

在一些实施例中，所述支撑结构可包括：至少一个支撑环，所述支撑环具有平行于所述第一导电线圈的轴线延伸的轴线；连接到所述支撑环的多个支撑梁；多个第一支撑元件，每个第一支撑元件连接到所述第一线圈节段；和多个第二支撑元件，每个第二支撑元件连接到所述第二线圈节段；和多个铰接构件对，每个铰接构件对将所述第一支撑元件和所述第二支撑元件中的一个连接到所述支撑梁中的一个，其中所述第一支撑元件和所述第二支撑元件可被配置成阻止所述第一线圈节段和所述第二线圈节段相对于彼此的旋转移动和轴向移动，并且所述铰链构件对可允许所述第一线圈节段和所述第二线圈节段的径向移动。

在这些实施例的一些样式中，所述设备可至少包括第二导电线圈，其中所述第一导电线圈可以是场线圈并且所述第二导电线圈可以是屏蔽线圈，其中所述屏蔽线圈可至少具有彼此分离和间隔开的第一屏蔽线圈节段和第二屏蔽线圈节段，所述屏蔽线圈可具有大于所述场线圈的直径的直径，所述屏蔽线圈的轴线可穿过由所述场线圈限定的圆周，并且所述支撑结构可被配置成当所述第一导电线圈被通电和断电时，保持所述第一屏蔽线圈节段和所述第二屏蔽线圈节段的相对轴向位置固定，并且允许所述第一屏蔽线圈节段和所述第二屏蔽线圈节段中的每一个在被通电时径向地膨胀。

在这些实施例的一些样式中，所述支撑结构可进一步包括：多个第三支撑元件，每个第三支撑元件连接到所述第一屏蔽线圈节段；多个第四支撑元件，每个第四支撑元件连接到所述第二屏蔽线圈节段；和多个第二铰接构件对，每个第二铰接构件对将所述第三支撑元件和所述第四支撑元件中的一个连接到所述支撑梁中的一个，其中所述第三支撑元件和所述第四支撑元件可被配置成阻止所述第一屏蔽线圈节段和所述第二屏蔽线圈节段相对于彼此的旋转移动和轴向移动，并且所述第二铰接构件对可允许第一屏蔽线圈节段和第二屏蔽线圈节段的径向移动。

在本发明的另一个方面中，提供一种用于至少支撑第一导电线圈的方法，所述第一导电线圈至少具有彼此分离和间隔开的第一线圈节段和第二线圈节段。所述方法包括：当所述第一导电线圈被通电和断电时，保持所述第一线圈节段和所述第二线圈节段的相对轴向位置固定；并且允许所述第一线圈节段和所述第二线圈节段中的每一个在被通电时径向地膨胀。

在一些实施例中，所述方法可进一步包括：相对于所述第二线圈节段上的第一位置轴向地、径向地、和在旋转方面固定所述第一线圈节段上的第一位置；相对于所述第二线圈节段上的第二位置轴向地和在旋转方面固定所述第一线圈节段上的第二位置，同时允许所述第一线圈节段在所述第一线圈节段上的所述第二位置处的径向移动，且允许所述第二线圈在所述第二线圈节段上的所述第二位置处的径向移动；相对于所述第二线圈节段上的第三位置轴向地固定所述第一线圈节段上的第三位置，同时允许所述第一线圈节段在所述第一线圈节段上的所述第三位置处的径向移动和旋转移动，且允许所述第二线圈节段在所述第二线圈节段上的所述第三位置处的径向移动和旋转移动；和相对于所述第二线圈节段上的第四位置轴向地固定所述第一线圈节段上的第四位置，同时允许所述第一线圈节段在所述第一线圈节段上的所述第四位置处的径向移动和旋转移动，且允许所述第二线圈节段在所述第二线圈节段上的所述第四位置处的径向移动和旋转移动。

在这些实施例的一些样式中，所述方法可进一步包括至少支撑第二导电线圈，其中所述第一导电线圈可以是场线圈并且所述第二导电线圈可以是屏蔽线圈，所述屏蔽线圈可至少具有彼此分离和间隔开的第一屏蔽线圈节段和第二屏蔽线圈节段，所述屏蔽线圈可具有大于所述场线圈的直径的直径，所述屏蔽线圈的轴线可穿过由所述场线圈限定的圆周。所述方法可进一步包括：当所述第一导电线圈被通电和断电时，保持所述第一屏蔽线圈节段和所述第二屏蔽线圈节段的相对轴向位置固定，并且允许所述第一屏蔽线圈节段和所述第二屏蔽线圈节段中的每一个在被通电时径向地膨胀。

在这些实施例的一些样式中，所述方法可进一步包括，当所述场线圈和所述屏蔽线圈中的至少一个被断电时，所述场线圈的轴线和所述屏蔽线圈的轴线不对齐，并且当所述场线圈和所述屏蔽线圈都被通电时，所述场线圈的轴线和所述屏蔽线圈的轴线同轴地对齐。

在这些实施例的一些样式中，所述方法可进一步包括：相对于所述第二屏蔽线圈节段上的第一位置轴向地、径向地、和在旋转方面固定所述第一屏蔽线圈节段上的第一位置；相对于所述第二屏蔽线圈节段上的第二位置轴向地和在旋转方面固定所述第一屏蔽线圈节段上的第二位置，同时允许所述第一屏蔽线圈节段在所述第一屏蔽线圈节段上的所述第二位置处的径向移动且允许所述第二屏蔽线圈节段在所述第二屏蔽线圈节段上的所述第二位置处的径向移动；相对于所述第二屏蔽线圈节段上的第三位置轴向地固定所述第一屏蔽线圈节段上的第三位置，同时允许所述第一屏蔽线圈节段在所述第一屏蔽线圈节段上的所述第三位置处的径向移动和旋转移动，且允许所述第二屏蔽线圈节段在所述第二屏蔽线圈节段上的所述第三位置处的径向移动和旋转移动；和相对于所述第二屏蔽线圈节段上的第四位置轴向地固定所述第一屏蔽线圈节段上的第四位置，同时允许所述第一屏蔽线圈节段在所述第一屏蔽线圈节段上的所述第四位置处的径向移动和旋转移动，且允许所述第二屏蔽线圈节段在所述第二屏蔽线圈节段上的所述第四位置处的径向移动和旋转移动。

在一些实施例中，所述方法可进一步包括允许所述第一线圈节段和所述第二线圈节段中的每一个在被通电时通过多个铰接支撑元件径向地膨胀，其中每个铰接支撑元件连接到所述第一线圈节段和所述第二线圈节段中的一个。

在这些实施例的一些样式中，所述方法可进一步包括：至少支撑第二导电线圈，其中所述第一导电线圈可以是场线圈并且所述第二导电线圈可以是屏蔽线圈，所述屏蔽线圈可至少具有彼此分离和间隔开的第一屏蔽线圈节段和第二屏蔽线圈节段，所述屏蔽线圈可具有大于所述场线圈的直径的直径，所述屏蔽线圈的轴线可穿过由所述场线圈限定的圆周。所述方法可进一步包括：当所述第一导电线圈被通电和断电时，保持所述第一屏蔽线圈节段和所述第二屏蔽线圈节段的相对轴向位置固定，并且允许所述第一屏蔽线圈节段和所述第二屏蔽线圈节段中的每一个在被通电时通过多个附加的铰接支撑元件径向地膨胀，其中每一个附加的铰接支撑元件连接到所述第一屏蔽线圈节段和所述第二屏蔽线圈节段中的一个。

在本发明的另一方面中，一种设备包括：导电的场线圈；导电的屏蔽线圈，其中所述屏蔽线圈可具有大于所述场线圈的直径的直径，并且所述屏蔽线圈的轴线可穿过由所述场线圈限定的圆周；和被设置成支撑所述场线圈和所述屏蔽线圈的支撑结构。所述支撑结构被配置成当所述场线圈和所述屏蔽线圈中的至少一个被断电时，致使所述场线圈的轴线和所述屏蔽线圈的轴线不对齐，且当所述场线圈和所述屏蔽线圈都被通电时，致使所述场线圈的轴线和所述屏蔽线圈的轴线同轴地对齐。

在一些实施例中，所述场线圈可至少具有彼此分离和间隔开的第一场线圈节段和第二场线圈节段，并且所述场线圈可至少具有彼此分离和间隔开的第一场线圈节段和第二场线圈节段。

在这些实施例的一些样式中，所述支撑结构可被配置成当导电的所述场线圈被通电和断电时，保持所述第一场线圈节段和所述第二场线圈节段的相对轴向位置固定，并且允许所述第一场线圈节段和所述第二场线圈节段中的每一个在被通电时径向地膨胀，并且所述支撑结构可进一步被配置成当导电的所述屏蔽线圈被通电和断电时，保持所述第一屏蔽线圈节段和所述第二屏蔽线圈节段的相对轴向位置固定，并且允许所述第一屏蔽线圈节段和所述第二屏蔽线圈节段中的每一个在被通电时径向地膨胀。

在这些实施例的一些样式中，所述支撑结构可进一步包括：电绝缘支撑环，所述电绝缘支撑环具有平行于所述场线圈的轴线和所述屏蔽线圈的轴线延伸的轴线；和多个支撑元件，所述多个支撑元件与所述场线圈、所述屏蔽线圈和所述电绝缘支撑环可操作地接合，从而固定所述场线圈和所述屏蔽线圈相对于彼此的轴向位置，同时允许所述场线圈的径向膨胀和所述屏蔽线圈的径向膨胀，其中所述场线圈的径向膨胀量不同于所述屏蔽线圈的径向膨胀量。

附图说明

从下面结合附图给出的典型实施例的详细描述，将更加容易理解本发明，其中：

图1示出了磁共振成像(MRI)设备的示例性实施例；

图2是可应用于MRI设备中的超导磁体系统的一个示例性实施例的功能图；

图3是超导磁体系统的一个示例性实施例的一部分的概念图；

图4是超导磁体系统的一个示例性实施例的一部分和用于该超导磁体系统的支撑结构的第一透视图；

图5是超导磁体系统的一个示例性实施例的一部分和用于该超导磁体系统的支撑结构的第二透视图；

图6是超导磁体系统的一个示例性实施例的一部分和用于该超导磁体系统的支撑结构的侧视图；

图7是超导磁体系统的一个示例性实施例的一部分和用于该超导磁体系统的支撑结构的前视图；

图8是超导磁体系统的一个示例性实施例的一部分和用于该超导磁体系统的支撑结构的俯视图；

图9是超导磁体系统的一个示例性实施例的一部分和用于该超导磁体系统的支撑结构的仰视图；

图10是超导磁体系统的一个示例性实施例的底部的一部分和用于该超导磁体系统的支撑结构的特写视图；

图11是用于示出超导磁体系统的第一示例性实施例和用于该超导磁体系统的支撑结构的功能操作的第一图；

图12是用于示出超导磁体系统的第一示例性实施例和用于该超导磁体系统的支撑结构的功能操作的第二图；

图13是用于示出超导磁体系统的第二示例性实施例和用于该超导磁体系统的支撑结构的功能操作的第一图；

图14是用于示出超导磁体系统的第二示例性实施例和用于该超导磁体系统的支撑结构的功能操作的第二图；

图15是超导磁体系统的另一示例性实施例的一部分和用于该超导磁体系统的支撑结构的透视图；

图16是图15中所示的超导磁体系统的示例性实施例的一部分和用于该超导磁体系统的支撑结构的特写视图；

图17是示出支撑超导磁体系统的一个或多个导电线圈的方法的实施例的流程图。

具体实施方式

现在将在下文中参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的实施例。然而，本发明可体现为不同的形式，并且不应当解释为限于本文所述的实施例。相反，这些实施例是作为本发明的教导示例而提供的。在本公开内容和权利要求中，当某物被表述成具有近似(appropriately)的特定值时，那么指的是它在这个值的10％以内，并且当某物被表述成具有大约(about)的特定值时，那么指的是它在这个值的25％以内。

图1示出了磁共振成像(MRI)设备100的示例性实施例。MRI设备100包括磁体系统102；被配置成保持患者10的患者台104；被配置成至少部分地围绕患者10的至少一部分的梯度线圈106，MRI设备100为所述至少一部分生成图像；射频线圈108，该射频线圈被配置成向患者10的正被成像的所述至少一部分施加射频信号，并且改变磁场的对齐。MRI设备的一般操作是公知的，因此这里不再重复。

图2示出了可应用于MRI设备(如MRI设备100)的超导磁体系统200的一个示例性实施例。具体而言，超导磁体系统200可以是MRI设备100中的磁体系统102的一个实施例。应当理解的是，一般而言，超导磁体系统200可包括图2中未示出的一些其它部件。为了图示的清楚性，已经从图2中省略了一些部件，从而不模糊下面将要讨论的本发明的若干方面。

超导磁体系统200包括低温保持器210，该低温保持器具有围壳或外部真空容器211和设置于围壳211内的热屏蔽件213以及氦罐212。

超导磁体系统200包括一个或多个导电线圈230和设置于低温保持器210的氦罐内的持续电流开关240，以及设置于低温保持器210外侧(外部)的电源250。超导磁体系统200还包括由压缩机270驱动以再次凝聚来自氦罐212的氦的冷头260。超导磁体系统200还包括磁体控制器280，其可以控制超导磁体系统200的各种操作。

超导磁体系统200还包括第一导电引线201和第二导电引线202以及第三导电引线203和第四导电引线204。第一导电引线201和第二导电引线202在电触头205处相互连接，并且第三导电引线203和第四导电引线204在电触头206处相互连接。第一导电引线201通过开关215连接到电源250。第三导电引线203也连接到电源250。第二导电引线202和第四导电引线204连接到导电线圈230的相反两端。

有利地，超导磁体系统200是氦浴型系统。在一些实施例中，氦罐212可含有与典型的氦浴型系统中的氦体积相比较少量的低温流体，例如50至100升(或更少)的液态氦。

持续电流开关240设置于氦罐212内，且可包括一件超导导线，该导线通过第二导电引线202和第四导电引线204跨连导电线圈230的相反两端，且附接到小型加热器。

超导磁体系统200可具有一个或多个传感器(在图2中未示出)，用于测量各种操作参数，比如温度(在各位置处)、低温流体(如液氦)的水平、比如压缩机270的部件是否正常操作、电源是否断开(例如由于电力中断)等。每个传感器可连接到磁体控制器280并且将对应的传感器信号供应到磁体控制器280。

磁体控制器280可包括处理器和存储器，该存储器包括非易失性存储器和易失性存储器。非易失性存储器可存储用于使处理器执行用于控制超导磁体系统200操作的一个或多个算法的编程代码或指令(软件)。在一些实施例中，第一导电引线201和第三导电引线203各自可以是可缩回的。

在超导磁体系统200的启动操作期间，可缩回的引线201和203插入氦罐212中，并且持续电流开关240中的导线被加热到其转变温度以上以使其变成阻性的。在一些实施例中，第一导电引线201和第三导电引线203可各自在其端部具有突出销，该突出销可容纳在和连接到电触头205和206中的每一个中设置的插座中。

导电线圈230通过使电流经过导电线圈230的外部电源250来初始通电。由于持续电流开关240中的导线在启动操作期间被加热，它的电阻大大高于导电线圈230的电阻，所以来自外部电源的电流经过导电线圈230。

为了转变成持续模式的操作，经过导电线圈230的电流被调整直到获得预期的磁场，随后关闭持续电流开关中240中的加热器。在加热器被关闭之后，持续电流开关240中的超导导线冷却至其超导温度，使导电线圈230短路，如上所述这也是超导。电源中的电流斜坡下降并且引线201和203从氦罐212缩回。

图3是超导磁体系统300的一个示例性实施例的一部分的慨念图。具体而言，图3概念化地示出了超导磁体系统300的一个示例性实施例的一部分的横截面，该超导磁体系统300可应用于MRI设备，比如MRI设备100，以生成关注区域12(比如患者的组织)的一个或多个图像。为了图示简化，MR成像装置的一些部件，比如梯度线圈、RF线圈等，被从图3中省略。超导磁体系统300可以是MRI设备100中的磁体系统102的一个实施例。

超导磁体系统300包括低温保持器320，该低温保持器具有由真空区域321围绕或基本(即，至少90％)围绕的内部腔室322。设置于内部腔室322内的是：包括一个或多个超导线圈328(以下称为“场线圈328”)的超导磁体系统和低温流体323。在一些实施例中，低温流体323可包括液态氦。在一些实施例中，氦气组成的低温流体也可设置于低温保持器320的内部腔室322内。在一些实施例中，一个或多个屏蔽线圈318也设置于内部腔室322内。在一些实施例中，屏蔽线圈318可不设置于低温保持器320内。

如图3概念化地所示，场线圈328包括第一场线圈节段328a、第二场线圈节段328b、第三场线圈节段328c和第四场线圈节段328d，它们彼此分离和间隔开但是电连接在一起(图3中未示出)以形成单一线圈。尽管图3示出了其中场线圈节段的数目是四个的实施例，但在其他的实施例中场线圈节段的数目可以不同于四个。类似地，屏蔽线圈318包括第一屏蔽线圈节段318a和第二屏蔽线圈节段318b，它们彼此分离和间隔开但是电连接在一起(图3中未示出)以形成单一线圈。尽管图3示出了其中屏蔽线圈节段的数目是二个的实施例，但在其他的实施例中屏蔽线圈节段的数目可以不同于二个。

图4-10是超导磁体系统一个示例性实施例的一部分和用于该超导磁体系统的支撑结构400的各视图。在一些实施例中，图4-10的超导磁体系统可包括磁体系统102、超导磁体系统200和/或超导磁体系统300。

具体而言：图4是超导磁体系统的一个示例性实施例的一部分和用于该超导磁体系统的支撑结构的第一透视图；图5是超导磁体系统的一个示例性实施例的一部分和用于该超导磁体系统的支撑结构的第二透视图；图6是超导磁体系统的一个示例性实施例的一部分和用于该超导磁体系统的支撑结构的侧视图；图7是超导磁体系统的一个示例性实施例的一部分和用于该超导磁体系统的支撑结构的前视图；图8是超导磁体系统的一个示例性实施例的一部分和用于该超导磁体系统的支撑结构的俯视图；图9是超导磁体系统的一个示例性实施例的一部分和用于该超导磁体系统的支撑结构的仰视图；图10是超导磁体系统的一个示例性实施例的底部的一部分和用于该超导磁体系统的支撑结构的特写视图。

如下文更详细地描述的支撑结构400的各元件可以在图4-10中的一幅或多幅中示出，但是为了图示的清楚性，并不是所有元件都在每幅图中标出。各方向标记在图4-10中的一幅或多幅中标出，这将会在随后的描述中使用。具体而言，图4-10总体地示出了X、Y、Z、和R方向(R方向仅在图7中示出)。在随后的描述中，X方向将称为轴向方向，R方向将称为旋转方向。元件或部件在Y-Z平面内的膨胀或移动将称为径向膨胀或径向移动。

支撑结构400示出了被配置成具有支撑第一导电线圈(如场线圈328)和第二导电线圈(如屏蔽线圈318)的元件或部件的一般实施例。然而，在其他实施例中，支撑结构400的变体可仅包括仅支撑场线圈328或仅支撑屏蔽线圈318的元件或部件。此外，支撑结构400的变体可被配置成支撑多于或少于四个的场线圈节段，和/或多于两个的屏蔽线圈节段。

如下文更详细地描述的，除了其他方面之外，支撑结构400可被配置成支撑第一线圈节段328a和第二场线圈节段328b，并且当场线圈328被通电和断电时，保持第一场线圈节段328a和第二场线圈节段328b的相对轴向位置固定，同时允许第一场线圈节段328a和第二场线圈节段328b在被通电时径向地膨胀。类似地，除了其他方面之外，支撑结构400可被配置成支撑第三场线圈节段328c和第四场线圈节段328d，当场线圈328被通电和断电时，保持第三场线圈节段328c和第四场线圈节段328d的相对轴向位置固定，同时允许第三场线圈节段328c和第四场线圈节段328d在被通电时径向地膨胀。另外，除了其他方面之外，支撑结构400可被配置成支撑第一屏蔽线圈节段318a和第二屏蔽线圈节段318b，并且当屏蔽线圈318被通电和断电时，保持第一屏蔽线圈节段318a和第二屏蔽线圈节段318b的相对轴向位置固定，同时允许第一屏蔽线圈节段318a和第二屏蔽线圈节段318b在被通电时径向地膨胀。此外，在一些实施例中，除了其他方面之外，支撑结构400可被配置成支撑场线圈328和屏蔽线圈318，使得当场线圈328和/或屏蔽线圈318被断电时，场线圈328的轴线和屏蔽线圈318的轴线不对齐或相互偏移，并且当场线圈328和屏蔽线圈318都被通电时，使场线圈328的轴线和屏蔽线圈318的轴线同轴地相互对齐。

支撑结构400包括第一支撑元件402、第二支撑元件420a、第三支撑元件420b、和第四支撑元件420c。有利地，第一支撑元件402、第二支撑元件420a、第三支撑元件420b和第四支撑元件420c可各自包括不导电或电绝缘材料。在一些实施例中，至少第二支撑元件420a、第三支撑元件420b、和第四支撑元件420c可各自包括在X、Y、Z、和R方向上能够有某种程度的变形的柔性部件。在一些实施例中，第一支撑元件402可包括更刚性的结构。在一些实施例中，第一支撑元件402可固定地附接(直接或间接地)到低温保持器(如低温保持器210和/或低温保持器320)的内壁。

支撑结构400还包括支撑环410，其可以是电绝缘的。支撑环410基本上与场线圈328和屏蔽线圈318平行地对齐。更具体而言，支撑环410的轴线在平行于场线圈328的轴线和屏蔽线圈318的轴线的X方向上延伸。在一些实施例中，当场线圈328和屏蔽线圈318被通电时，支撑环410的轴线与场线圈328和屏蔽线圈318的轴线同轴地对齐。支撑环410通过绝缘的环连接器412固定地附接到第一支撑元件402。如图10中更好地看到，支撑环具有大致在其“底部”部分处的与其相关联的多对突出部450a、450b、和450c，它们的功能和目的将在下文描述。

第一支撑元件402具有设置于第一场线圈节段328a上的第一位置(如，第一场线圈节段328a的“顶部”)处的第一部分，和设置于第二场线圈节段328b上的第一位置(如，第二场线圈节段328b的“顶部”)处的第二部分。第一支撑元件402相对于第二场线圈节段328b上的第一位置(如，第二场线圈节段328b的“顶部”)轴向地(X方向)、径向地(Y-Z平面)、和在旋转方面(R方向)固定第一场线圈节段328a上的第一位置(如，第一场线圈节段328a的“顶部”)。也就是，在图4-10的实施例中，第一场线圈节段328a和第二场线圈节段328b的顶部通过第一支撑元件402相对于彼此轴向地、径向地、和在旋转方面固定位置。

第二支撑元件420a具有设置于第一场线圈节段328a上的第二位置(如，第一场线圈节段328a的“底部”)处的第一部分，且具有设置于第二场线圈节段328b上的第二位置(如，第二场线圈节段328b的“底部”)处的第二部分。如图4和10中更好地看到，第二支撑元件420a还具有形成在其中的槽，并且支撑环410的一部分设置于该槽中。第二支撑元件420a的轴向(X方向)移动由于支撑环410的插入其槽中的所述部分而被约束。如图10更好地看到，第二支撑元件420a相对于支撑环410通过一对突出部450b在旋转方面(R方向)固定。也就是，所述一对突出部450b用于约束或阻止第二支撑元件420a的旋转移动。通过如上所述与支撑环410的相互作用，第二支撑元件420a相对于第二场线圈节段328b上的第二位置(如，第二场线圈节段328b的底部)轴向地(X方向)和在旋转方面(R方向)固定第一场线圈节段328a上的第二位置(如，第一场线圈节段328a的底部)，但是通过允许支撑环410在第二支撑元件420a的所述槽内径向地滑动而允许第一场线圈节段328a和第二场线圈节段328b在其各自的第二位置(如，在其底部)处径向(基本上沿Y方向)移动或膨胀。

第三支撑元件420b具有设置于第一场线圈节段328a上的第三位置(如，从第一场线圈节段328a的“顶部”旋转近似90度的第一侧)处的第一部分，和设置于第二场线圈节段328b上的第三位置(如，从第二场线圈节段328b的“顶部”旋转近似90度的第一侧)处的第二部分。如图4中更好地看到，第三支撑元件420b还具有形成在其中的槽，并且支撑环410的一部分设置于该槽中。第三支撑元件420b的轴向(X方向)移动由于支撑环410的插入其槽中的所述部分而被约束。通过如上所述与支撑环410的相互作用，第三支撑元件420b相对于第三场线圈节段328b上的第三位置轴向地(X方向)固定第一场线圈节段328a上的第三位置，但是通过允许支撑环410在第三支撑元件420b中的所述槽内径向地和旋转地滑动而允许第一场线圈节段328a和第二场线圈节段328b在其各自的第三位置(如，在其第一侧)处旋转(R方向)和径向(基本上沿Y方向)移动或膨胀。

第四支撑元件420c在构造和操作上类似于第三支撑元件420b。具体而言，第四支撑元件420c具有设置于第一场线圈节段328a上的第四位置(如，从第一场线圈节段328a的“顶部”旋转近似90度的第二侧)处的第一部分，和设置于第二场线圈节段328b上的第四位置(如，从第二场线圈节段328b的“顶部”旋转近似90度的第二侧)处的第二部分。第四支撑元件420c还具有形成在其中的槽，并且支撑环410的一部分设置于该槽中。第四支撑元件420c的轴向(X方向)移动由于支撑环410的插入其槽中的所述部分而被约束。通过如上所述与支撑环410的相互作用，第四支撑元件420c相对于第二场线圈节段328b上的第四位置轴向地(X方向)固定第一场线圈节段328a上的第四位置，但是通过允许支撑环410在第四支撑元件420c中的所述槽内径向地和旋转地滑动而允许第一场线圈节段328a和第二场线圈节段328b在其各自的第四位置(如，在其第二侧)处旋转(R方向)和径向(基本上沿Y方向)移动或膨胀。

如上所述，在一些实施例中，支撑结构可仅支撑一对线圈节段，在这种情况下，图4-10中所示的且在上文中没有描述的附加元件可以省略。然而，图4-10中所示的具体的支撑结构被配置成支撑具有四个场线圈节段328a、328b、328c和328d的场线圈328，并且还支撑具有两个屏蔽线圈节段318a和318b的屏蔽线圈318。为此目的，支撑结构400包括如下描述的附加元件或部件。

具体而言，支撑结构400包括用于支撑第三场线圈节段328c和第四场线圈节段328d的第五支撑元件430a、第六支撑元件430b和第七支撑元件430c。有利地，第五支撑元件430a、第六支撑元件430b和第七支撑元件430c可各自包括不导电或电绝缘材料。在一些实施例中，第五支撑元件430a、第六支撑元件430b和第七支撑元件430c可各自包括在X、Y、Z、和R方向上能够有某种程度的变形的柔性部件。另外，支撑结构400包括用于支撑第一屏蔽线圈节段318a和第二屏蔽线圈节段318b的第八支撑元件440a、第九支撑元件440b和第十支撑元件440c。有利地，第八支撑元件440a、第九支撑元件440b和第十支撑元件440c可各自包括不导电或电绝缘材料。

第五支撑元件430a具有设置于第三场线圈节段328c上的第二位置(如，第三场线圈节段328c的“底部”)处的第一部分，且具有设置于第四场线圈节段328d上的第二位置(如，第四场线圈节段328d的“底部”)处的第二部分。如图4、6和10中更好地看到，第五支撑元件430a还具有形成在其中的槽，并且支撑环410的一部分设置于该槽中。第五支撑元件430a的轴向(X方向)移动由于支撑环410的插入其槽中的所述部分而被约束。如图10更好地看到，第五支撑元件430a通过一对突出部450c相对于支撑环410在旋转方面(R方向)固定。也就是，所述一对突出部450c用于约束或阻止第五支撑元件430a的旋转移动。通过如上所述与支撑环410的相互作用，第五支撑元件430a相对于第四场线圈节段328c上的第二位置(如，第四场线圈节段328d的底部)轴向地(X方向)和在旋转方面(R方向)固定第三场线圈节段328c上的第二位置(如，第三场线圈节段328c的底部)，但是通过允许支撑环410在第五支撑元件430a中的所述槽内径向地滑动而允许第一场线圈节段328a和第二场线圈节段328b在其各自的第二位置(如，在其底部)处径向(基本上沿Y方向)移动或膨胀。

第六支撑元件430b具有设置于第三场线圈节段328c上的第三位置(如，从第三场线圈节段328c的“顶部”旋转近似90度的第一侧)处的第一部分，和设置于第四场线圈节段328d上的第三位置(如，从第四场线圈节段328d的“顶部”旋转近似90度的第一侧)处的第二部分。如图4、5、6、8和9中更好地看到，第六支撑元件430b还具有形成在其中的槽，并且支撑环410的一部分设置于该槽中。第六支撑元件430b的轴向(X方向)移动由于支撑环410的插入其槽中的所述部分而被约束。通过如上所述与支撑环410的相互作用，第六支撑元件430b相对于第三场线圈节段328b上的第三位置轴向地(X方向)固定第三场线圈节段328c上的第三位置，但是通过允许支撑环410在第六支撑元件430b中的所述槽内径向地和旋转地滑动而允许第一场线圈节段328a和第二场线圈节段328b在其各自的第三位置(如，在其第一侧)处旋转(R方向)和径向(基本上沿Y方向)移动或膨胀。

第七支撑元件430c在构造和操作上类似于第六支撑元件430b。具体而言，第七支撑元件430c具有设置于第三场线圈节段328c上的第四位置(如，从第三场线圈节段328c的“顶部”旋转近似90度的第二侧)处的第一部分，和设置于第四场线圈节段328d上的第四位置(如，从第四场线圈节段328d的“顶部”旋转近似90度的第二侧)处的第二部分。如图8和9中更好地看到，第七支撑元件430c还具有形成在其中的槽，并且支撑环410的一部分设置于该槽中。第七支撑元件430c的轴向(X方向)移动由于支撑环410的插入其槽中的所述部分而被约束。通过如上所述与支撑环410的相互作用，第七支撑元件430c相对于第四场线圈节段328d上的第四位置轴向地(X方向)固定第三场线圈节段328c上的第四位置，但是通过允许支撑环410在第七支撑元件430c中的所述槽内径向地和旋转地滑动而允许第一场线圈节段328a和第二场线圈节段328b在其各自的第四位置(如，在其第二侧)处旋转(R方向)和径向(基本上沿Y方向)移动或膨胀。

第八支撑元件440a具有设置于第一屏蔽线圈节段318a上的第二位置(如，第一屏蔽线圈节段318a的“底部”)处的第一部分，且具有设置于第二屏蔽线圈节段318b上的第二位置(如，第二屏蔽线圈节段318b的“底部”)处的第二部分。如图图4和10中更好地看到，第八支撑元件440a还具有形成在其中的槽，并且支撑环410的一部分设置于该槽中。第八支撑元件440a的轴向(X方向)移动由于支撑环410的插入其槽中的所述部分而被约束。如图10中更好地看到，第八支撑元件440a通过一对突出部450a相对于支撑环410在旋转方面(R方向)固定。也就是，所述一对突出部450a用于约束或阻止第八支撑元件440a的旋转移动。通过如上所述与支撑环410的相互作用，第八支撑元件440a相对于第二屏蔽线圈节段318b上的第二位置(如，第二屏蔽线圈节段318b的底部)轴向地(X方向)和在旋转方面(R方向)固定第一屏蔽线圈节段318a上的第二位置(如，第一场线圈节段328a的底部)，但是通过允许支撑环410在第二支撑元件420a中的所述槽内径向地滑动而允许第一场线圈节段328a和第二场线圈节段328b在其各自的第二位置(如，在其底部)处径向(基本上沿Y方向)移动或膨胀。

第九支撑元件440b具有设置于第一屏蔽线圈节段318a上的第三位置(如，从第一屏蔽线圈节段318a的“顶部”旋转近似90度的第一侧)处的第一部分，和设置于第二屏蔽线圈节段318b上的第三位置(如，从第二屏蔽线圈节段318b的“顶部”旋转近似90度的第一侧)处的第二部分。如图4中更好地看到，第九支撑元件440b还具有形成在其中的槽，并且支撑环410的一部分设置于该槽中。第九支撑元件440b的轴向(X方向)移动由于支撑环410的插入其槽中的所述部分而被约束。通过如上所述与支撑环410的相互作用，第九支撑元件440b相对于第三场线圈节段328b上的第三位置轴向地(X方向)固定第一屏蔽线圈节段318a上的第三位置，但是通过允许支撑环410在第九支撑元件440b中的所述槽内径向地和旋转地滑动而允许第一场线圈节段328a和第二场线圈节段328b在其各自的第三位置(如，在其第一侧)处旋转(R方向)和径向(基本上沿Y方向)移动或膨胀。

第十支撑元件440c在构造和操作上类似于第九支撑元件440b。具体而言，第十支撑元件440c具有设置于第一屏蔽线圈节段318a上的第四位置(如，从第一屏蔽线圈节段318a的“顶部”旋转近似90度的第二侧)处的第一部分，和设置于第二屏蔽线圈节段318b上的第四位置(如，从第二屏蔽线圈节段318b的“顶部”旋转近似90度的第二侧)处的第二部分。第十支撑元件440c还具有形成在其中的槽，并且支撑环410的一部分设置于该槽中。第十支撑元件440c的轴向(X方向)移动由于支撑环410的插入其槽中的所述部分而被约束。通过如上所述与支撑环410的相互作用，第十支撑元件440c相对于第二屏蔽线圈节段318b上的第四位置轴向地(X方向)固定第一屏蔽线圈节段318a上的第四位置，但是通过允许支撑环410在第十支撑元件440c中的所述槽内径向地和旋转地滑动而允许第一场线圈节段328a和第二场线圈节段328b在其各自的第四位置(如，在其第二侧)处旋转(R方向)和径向(基本上沿Y方向)移动或膨胀。

如上所述，当场线圈328和屏蔽线圈318各自利用大电流进行通电以产生强磁场时，它们可各自经历径向膨胀，并且场线圈328和屏蔽线圈318之间的径向膨胀量可能不同。为通过示例图示这种情况，在一个示例的磁体系统中，场线圈可具有大约1米的直径，而屏蔽线圈可具有大约1.7米的直径。另外，在这个示例中，当被通电时，场线圈和屏蔽线圈各自可经历大约1mm的径向膨胀。在用于磁体系统的支撑结构中没有任何措施来适应这种情况时，这种膨胀将会在场线圈和屏蔽线圈的相对对齐中产生小的变化。然而，通常，在磁体系统中的线圈和线圈节段的对齐应当非常精确-例如大约几分之一毫米。

因此，在一些实施例中，支撑结构400可以解决这个问题，并且由于支撑环410与第一至第十支撑元件402、420a-c、430a-c、440a-c和突出部450a-c的相互作用，保持场线圈328和屏蔽线圈318之间的预期对齐。具体而言，如下面参照图13和14更加详细地解释的，支撑结构400可被配置成当场线圈328和/或屏蔽线圈318被断电时，致使场线圈328的轴线和屏蔽线圈318的轴线相互不对齐或偏移少量(如，小于1mm)。那么，当场线圈328和屏蔽线圈318被通电和径向地膨胀时，支撑结构400被配置成致使场线圈328的轴线和屏蔽线圈318的轴线同轴地相互对齐。

图11-14有助于示出比如支撑结构400的支撑结构如何在场线圈和/或屏蔽线圈被通电和断电时保持场线圈的场线圈节段和/或屏蔽线圈的屏蔽线圈节段的相对轴向位置固定，同时允许场线圈节段和/或屏蔽线圈节段在被通电时径向地膨胀。此外，图13和14示出了比如支撑结构400的支撑结构如何在场线圈和/或屏蔽线圈被断电时致使场线圈和屏蔽线圈的轴线相互不对齐或偏移，并且在它们被通电时致使场线圈和屏蔽线圈的轴线相互同轴地对齐。

图11是示出超导磁体系统的第一示例实施例和用于超导磁体系统的支撑结构的功能操作的第一图，并且图12是示出超导磁体系统的第一示例实施例和用于超导磁体系统的支撑结构的功能操作的第二图。

如图11和12所示，线圈1128在其顶部、底部和侧部分别通过四个支撑元件1102、1120a、1120b和1120c支撑。在各实施例中，也可采用没有在图11和12中示出的其他支撑元件。这里，支撑元件1102轴向地、径向地、和在旋转方面固定线圈节段1128a和1128b相对于彼此的位置。支撑元件1120a固定线圈节段1128a和1128b相对于彼此的相对轴向(X方向)位置和旋转(R方向)位置，但是允许线圈节段1128a和1128b径向地(大致沿Y方向)膨胀。支撑元件1120b和1120c各自固定线圈节段1128a和1128b相对于彼此的相对轴向(X方向)位置，但是允许线圈节段1128a和1128b旋转(R方向)径向地(在Y-Z平面内)膨胀的位置。

图11和12示出线圈1128和线圈节段1128a和1128b(实线)以及支撑元件1102、1120a、1120b和1120c在线圈1128被通电之前的位置，和线圈1128和线圈节段1128a和1128b(虚线)以及支撑元件1102、1120a、1120b和1120c在线圈1128已经被通电之后的位置。在图11和12中，在通电之前和通电之后的位置差异已经被夸大以更加清楚地指示差异。由于在被通电时线圈1128的径向膨胀，从图11和12中可以看出，线圈1128的轴线已经沿Y方向移动。也就是，未被通电的线圈1128具有轴线1129a，而被通电的线圈1128具有轴线1129b。

图13是示出超导磁体系统的第二示例实施例和用于超导磁体系统的支撑结构的功能操作的第一图，并且图14是示出超导磁体系统的第二示例实施例和用于超导磁体系统的支撑结构的功能操作的第二图。

如图13和14所示，第一线圈1328(如，场线圈)具有通过支撑元件1302、1320a、1330a、1320b和1320c在其顶部、底部和侧部支撑的四个线圈节段1328a、1328b、1328c和1328d，其他侧部支撑元件在图13和14中没有示出。类似地，第二线圈1318(如，屏蔽线圈)具有分别通过支撑元件1302、1340a、1340b和1340c在其顶部、底部和侧部支撑的两个线圈节段1318a和1318b。

这里，支撑元件1302轴向地、径向地、和在旋转方面固定线圈节段1328a-d相对于彼此的位置，且还轴向地、径向地、和在旋转方面固定线圈节段1318a和1318b相对于彼此的位置。支撑元件1320a固定线圈节段1328a和1328b相对于彼此的相对轴向(X方向)位置和旋转(R方向)位置，但是允许线圈节段1328a和1328b径向地(大致沿Y方向)膨胀。支撑元件1330a固定线圈节段1328c和1328d相对于彼此的相对轴向(X方向)位置和旋转(R方向)位置，但是允许线圈节段1328c和1328d径向地(大致沿Y方向)膨胀。

支撑元件1320b和1320c各自固定线圈节段1328a和1328b相对于彼此的相对轴向(X方向)位置，但是允许线圈节段1328a和1328b旋转(R方向)径向地(在Y-Z平面内)膨胀的位置。其他侧部支撑元件(图13和14中未示出)各自固定线圈节段1328c和1328d相对于彼此的相对轴向(X方向)位置，但是允许线圈节段1328c和1328d旋转(R方向)径向地(在Y-Z平面内)膨胀的位置。

图13和14示出线圈1318、线圈1328和线圈节段1328a-d、1318a-b(实线)以及支撑元件1302、1320a-c、1330a和1340a-c在线圈1318和1328被通电之前的位置，和线圈1318、线圈1328和线圈节段1328a-d、1318a-b(虚线)以及支撑元件1302、1320a-c、1330a和1340a-c在线圈1318和1328已经被通电之后的位置。在图13和14中，在通电之前和通电之后的位置差异已经被夸大以更加清楚地指示差异。由于在被通电时线圈1318和1328的径向膨胀，从图13和14中可以看出，线圈1318和1328的轴线已经沿Y方向移动。也就是，当线圈1318和1328没有被通电时，线圈1318和1328的轴线相对于彼此不对齐或偏移，但是当线圈1318和1328被通电时，线圈1318和1328的轴线相对于彼此同轴地对齐。

尽管参照图4-14阐述的实施例包括用于场线圈和屏蔽线圈的每一对线圈节段的四个支撑元件，相对于彼此呈90度间隔开，但应当理解的是，在其他实施例或这些实施例的变体中，支撑结构可包括用于每个线圈节段对的多于四个的支撑元件，例如六个支撑元件(例如，其可以间隔开60度)或八个支撑元件(例如，其可以间隔开45度)等。

图15是超导磁体系统的另一个示例性实施例和用于超导磁体系统的支撑结构1500的透视图。图16是超导磁体系统的示例性实施例的一部分和支撑结构1500的特写视图，更加详细地示出了图15中所示的虚线圆区域。在一些实施例中，图15和16的超导磁体系统可包括磁体系统102、超导磁体系统200和/或超导磁体系统300。

支撑结构1500包括多个相似或相同的结构，并且为了图示清楚，不是所有的这些结构被标出。如同图4-10，图15和16示出了X、Y、Z和R方向，X方向是轴向方向，R方向是旋转方向，且径向膨胀或移动发生在Y-Z平面内。

支撑结构1500示出具体的实施例，该实施例被配置成具有支撑第一导电线圈(如，场线圈328)和第二导电线圈(如，屏蔽线圈318)的元件或部件。然而，在其他实施例中，支撑结构1500可仅包括用于仅支撑场线圈328或仅支撑屏蔽线圈318的元件或部件。另外，尽管为了图示简化，图15仅示出了两个场线圈节段328c和328d，但通常支撑结构1500也可支撑如图3所示的场线圈节段328a和328b。此外，支撑结构1500的变体可被配置成支撑多于或少于四个的场线圈节段，和/或多于两个的屏蔽线圈节段。

如同支撑结构400，除了其他方面之外，支撑结构1500可被配置成支撑第一屏蔽线圈节段318a和第二屏蔽线圈节段318b，并且当屏蔽线圈318被通电和断电时，保持第一屏蔽线圈节段318a和第二屏蔽线圈节段和318b的相对轴向位置固定，同时允许第一屏蔽线圈节段328a和第二屏蔽线圈节段328b在被通电时径向地膨胀。同样，除了其他方面之外，支撑结构1500可被配置成支撑场线圈节段328c和328d，并且当场线圈328被通电时，保持场线圈节段328c和328d的相对轴向位置固定，同时允许场线圈节段328c和328d在被通电时径向地膨胀。类似地，除了其他方面之外，支撑结构1500可被配置成支撑场线圈节段328a和328b，并且当场线圈328被通电时，保持场线圈节段328a和328b的相对轴向位置固定，同时允许场线圈节段328a和328b在被通电时径向地膨胀。

支撑结构1500包括多个支撑梁1502、第一支撑元件1530a、第二支撑元件1530b、第三支撑元件1540a和第四支撑元件1540b。如图15所示，支撑结构1500包括12个支撑梁1502、12个第一支撑元件1530a、12个第二支撑元件1530b、12个第三支撑元件1540a和12个第四支撑元件1540b。然而，为了清楚性，不是所有的12个支撑梁1502、12个第一支撑元件1530a、12个第二支撑元件1530b、12个第三支撑元件1540a和12个第四支撑元件1540b都在图15中标出。此外，支撑结构1500的变体可具有多于或少于12个的支撑梁1502、多于或少于12个的第一支撑元件1530a、多于或少于12个的第二支撑元件1530b、多于或少于12个的第三支撑元件1540a和多于或少于12个的第四支撑元件1540b。在一些实施例中，支撑梁1502包括刚性结构元件。在一些实施例中，支撑梁1502可包括铝或其他非磁性金属。在其他实施例中，支撑梁1502可包括石墨。

在一些实施例中，第一支撑元件1530a、第二支撑元件1530b、第三支撑元件1530c和第四支撑元件1530d可各自包括不导电或电绝缘材料。在一些实施例中，1530a、1530b、1530c和1530d可各自包括刚性结构。

支撑结构1500还可包括第一支撑环1510a和第二支撑环1510b。支撑环1510a和1510b基本上与场线圈328和屏蔽线圈318平行地对齐。更具体而言，环1510a和1510b的轴线在平行于场线圈328的轴线和屏蔽线圈318的轴线的X方向上延伸。在一些实施例中，支撑环1510a和1510b的轴线可与场线圈328和屏蔽线圈318的轴线同轴地对齐。在一些实施例中，支撑环1510a和1510b可固定地附接(直接或间接地)到低温保持器(比如低温保持器210和/或低温保持器320)的内壁。支撑结构1500的变体可仅包括一个支撑环，或可包括多于两个的支撑环。

每个支撑梁1512例如通过环氧树脂或通过焊接连接而连接到第一支撑环1510a和第二支撑环1510b。每个支撑梁1512还通过一对铰接构件连接到第一支撑元件1530a中的对应之一、第二支撑元件1530b中的对应之一、第三支撑元件1540a中的对应之一和第四支撑元件1540b中的对应之一中的每一个，所述铰接构件包括第一铰接构件1610a和第二铰接构件1610b，如图16中更好地看到。

第一支撑元件1530a中的每一个在场线圈节段328a上的对应位置处连接到场线圈节段328c，例如通过环氧树脂。类似地，第二支撑元件1530b中的每一个在场线圈节段328c上的对应位置处连接到场线圈节段328d，第三支撑元件1540a中的每一个在屏蔽线圈节段318a上的对应位置处连接到屏蔽线圈节段318a，第四支撑元件1540b中的每一个在屏蔽线圈节段318b上的对应位置处连接到屏蔽线圈节段318b。

结合支撑梁1502以及第一支撑环1510a和第二支撑环1510b，第三支撑元件1540a和第四支撑元件1540b中的每一个轴向地(X方向)和旋转地(R方向)相对于彼此固定屏蔽线圈节段318a和屏蔽线圈节段318b上的对应位置，但是允许屏蔽线圈节段318a和屏蔽线圈节段318b径向地(X-Y平面)膨胀，单独地或共同地，例如响应于屏蔽线圈318的通电。

在这方面，使用铰接构件对1610a和1620b将每个支撑梁1502附接到第三支撑元件1540a，例如，相对于每个第三支撑元件1540a产生四个铰接点1600。因此，每个铰接构件对1610a和1620b的枢转动作致使每个第三支撑元件1540a的移动保持在径向方向，如图16中更好地看出。对于第四支撑元件1540b来说，适用类似的情形。

类似地，结合支撑梁1502以及第一支撑环1510a和第二支撑环1510b，第一支撑元件1530a和第二支撑元件1530b中的每一个轴向地(X方向)和在旋转方面(R方向)相对于彼此固定场线圈节段328c和场线圈节段328d上的对应位置，但是允许场线圈节段328c和场线圈节段328d径向地(X-Y平面)膨胀，单独地或共同地，例如响应于场线圈328的通电。

在这方面，使用铰接构件对1610a和1620b将每个支撑梁1502附接到第一支撑元件1530a，例如，相对于每个第一支撑元件1530a产生四个铰接点1600。因此，每个铰接构件对1610a和1620b的枢转动作致使每个第一支撑元件1530a的移动保持在径向方向。对于第二支撑元件1530b来说，适用类似的情形。

在一些实施例中，支撑结构1500可包括一个或多个拉杆1503，每个拉杆1503可延伸跨过支撑梁1502中的对应之一并且可增加支撑梁1502和支撑结构1500的强度和结构整体性。其他实施例中可省略拉杆1503。

图17是示出支撑超导磁体系统一个或多个导电线圈的方法1700的实施例的流程图。方法1700可通过以上参照图4-16阐述的各种支撑结构来实施。

方法1700包括在第一导电线圈被通电和断电时，保持每个导电线圈的第一线圈节段和第二线圈节段的相对轴向位置固定的操作1710，且允许第一线圈节段和第二线圈节段中的每一个在被通电时径向地膨胀的操作1720。取决于实施的支撑结构的类型，该方法可包括进一步的操作1730a或1730b中的一个。

当执行操作1730a时，支撑结构：相对于第二线圈节段上的第一位置轴向地、径向地、和在旋转方面固定第一线圈节段上的第一位置；相对于第二线圈节段上的第二位置轴向地和在旋转方面固定第一线圈节段上的第二位置，同时允许第一线圈节段在第一线圈节段上的第二位置处的径向移动，且允许第二线圈在第二线圈节段上的第二位置处的径向移动；相对于第二线圈节段上的第三位置轴向地固定第一线圈节段上的第三位置，同时允许第一线圈节段在第一线圈节段上的第三位置处的径向和旋转移动，且允许第二线圈节段在第二线圈节段上的第三位置处的径向移动和旋转移动；和相对于第二线圈节段上的第四位置轴向地固定第一线圈节段上的第四位置，同时允许第一线圈节段在第一线圈节段上的第四位置处的径向移动和旋转移动，且允许第二线圈节段在第二线圈节段上的第四位置处的径向移动和旋转移动。

在一些实施例中，支撑结构支撑第一(磁场)线圈和第二(屏蔽)线圈，当执行操作1730a时，在场线圈和屏蔽线圈中的至少一个被断电时场线圈的轴线和屏蔽线圈的轴线不对齐，并且当场线圈和屏蔽线圈都被通电时场线圈的轴线和屏蔽线圈的轴线同轴地对齐。

当执行操作1730b时，支撑结构允许第一线圈节段和第二线圈节段中的每一个在被通电时通过多个铰接支撑元件径向地膨胀，其中每个铰接支撑元件连接到第一线圈节段或第二线圈节段，

虽然本文公开了优选实施例，但在本发明的构思和范围内的很多变体都是可行的。例如，上文中在氦浴型系统的情境中描述了实施例。然而，在其他实施例中，本文公开的原理可适用于“无低温(cryofree)”或密封的系统中。对于本领域技术人员来说，在审阅了本文的说明书、附图和权利要求之后这些变体将会变得明晰。因此，除在所附权利要求的范围内之外，本发明不受限制。