专利名称：管状低温冷却超导磁体的中空圆筒形热屏蔽的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于管状低温冷却超导磁体的中空圆筒形热屏蔽，并且更具体地涉及适于在MRI (磁共振成像)系统中由于减少低温冷却设备的梯度线圈感应加热(GCIH)而使用的这种热屏蔽。
背景技术：
在MRI系统中使用的超导磁体通常是圆筒形状的，并且本发明涉及这种磁体。在 MRI系统中，梯度线圈组件提供了脉冲磁场来提供成像体积的所需空间编码。这种时变磁场将会感生进入到邻近的导电材料中的加热。图1示出了 MRI磁体系统的典型设置。线圈10被缠绕在线圈架(未示出)上，该线圈架被置于冷冻剂容器12内。冷冻剂容器部分填充有液体冷冻剂15，例如氦，以便提供所需冷却。热辐射屏蔽16围绕冷冻剂容器以便将其与辐射的热隔开。冷冻剂容器和热屏蔽被低温致冷器17冷却。线圈、线圈架、冷冻剂容器和热辐射屏蔽被外部真空室(OVC) 14所包围。外部真空室14和冷冻剂容器12之间的体积被抽真空。例如铝化聚酯膜的固体隔热件18优选地被置于外部真空室14和热辐射屏蔽16之间的空间内。大量其他部件(例如机械支撑结构)被设置在实际MRI磁体系统中，不过为了简明未在图中示出。在设计MRI系统时，致力于减少热量流入冷冻剂容器、最大化外部真空室的孔直径以及减少其长度。圆筒形梯度线圈组件通常被置于外部真空室的孔内。冷冻剂容器、热辐射屏蔽和外部真空贮存器通常均是中空圆筒形封罩，每个均由内管、外管和连结内管和外管的两个环形端部件构成。热辐射屏蔽的内管通常由高度导电和导热的材料(例如纯铝)构成，并且大约6 mm 厚。这样的材料有效地将冷冻剂容器隔离于来自梯度线圈组件的高频OlOOHz)变化磁场。 由于梯度线圈产生的磁场脉冲，在热辐射屏蔽的内管内可以感生相对大的涡电流。这种涡电流导致加热热辐射屏蔽。不过，次级和三次涡电流仍然是个问题。虽然冷冻剂容器不承受梯度线圈的高频变化磁场，但是梯度线圈的磁脉冲导致OVC和热辐射屏蔽的机械振动。在线圈磁场中的这些振动导致OVC和热辐射屏蔽的材料内出现感应涡电流。这些感应涡电流又导致加热；并且感应涡电流所产生的磁场进一步在低温冷却部件(例如线圈10和冷冻剂容器12)内感生涡电流并导致加热。所有这些加热共同地被称为梯度线圈感应加热(GCIH)。在如下情况下加热是特别明显的，即梯度线圈的脉冲处于OVC的内管和热辐射屏蔽的内管的共振频率附近的频率处。确信的是，共振频率的接近是具有类似尺寸的嵌套管的特征，即使管由不同材料制成也是如此。在例如图1所示的磁体系统中，线圈10本身被液体冷冻剂15冷却并且不会由 GCIH加热。不过，因为冷冻剂容器和线圈的GCIH、以及热辐射屏蔽的GCIH所导致的辐射加热，冷冻剂的汽化将增加。最近的研究已经倾向于被描述为“低冷冻剂库存”或甚至“干”磁体的磁体。在这种设计中，提供很少或不提供液体冷冻剂来冷却磁体。在“低冷冻剂库存”磁体中，相对少量的冷冻剂与磁体线圈热接触地循环，并且当其循环时被低温致冷器冷却。在“干”磁体中， 不提供冷冻剂，不过低温致冷器通过导热链(例如铜或铝的条带或叠片)被热联接到磁体。在“低冷冻剂库存”或“干”磁体中，不存在大量的冷冻剂来吸收由于GCIH而对冷冻剂容器或屏蔽的加热。因此，可能会存在线圈10加热且冷淬的风险，即使是在响应于相对少量加热的情况下。因此，特别重要的是最小化“低冷冻剂库存”或“干”磁体中的GCIH。 这可以通过拦截在梯度线圈中、OVC内管处或热屏蔽处由GCIH产生的热来解决。本发明具体涉及拦截大部分由于热辐射屏蔽处GCIH所导致的热。已经做出一些尝试来解决这个问题。在一些设置(例如美国专利7，514，928)中， 冷冻剂容器已经被涂覆或装衬有铜。这不能防止冷冻剂容器中的涡电流或减小冷冻剂容器中涡电流的幅值，但是会因为冷冻剂容器的电阻减小而减少最终加热。已经发现这种方法具有有限的优点，因为已经发现冷冻剂容器的电阻减小导致了涡电流增加。已经通过将大模数材料(例如碳纤维增强塑料CFRP)构成的补片粘结在屏蔽的内管上来解决热屏蔽的内管的机械振动(例如美国专利7，535，225)。已经发现，只有当使用的强化材料具有显著径向厚度时，这种方法才有效地改变屏蔽的内管的共振频率。这会导致线圈直径的增加以及导线成本的显著增加，以便保持OVC的孔处于所需直径处。
发明内容
因此，本发明提供了如所附权利要求所限定的设备。
结合附图从对于本发明特定实施例的下述讨论中将更加明显地看出本发明的上述以及其他目标、特征和优点，附图中
图1示出了用于MRI的常规超导磁体系统的横截面； 图2示出了本发明实施例的轴向部分横截面； 图3示出了本发明实施例的局部剖切图； 图4示出了贯穿图3的结构的局部径向横截面；
图5A和图5B示出了具有常规热辐射屏蔽的常规OVC与具有根据本发明实施例的热辐射屏蔽的常规OVC的简化的相比较的局部横截面； 图6示出了本发明实施例的轴向部分横截面； 图7示出了本发明实施例的轴向部分横截面； 图8示出了贯穿图7的结构的部分横截面； 图8A示出了图8所示实施例的变型；
图9A-9C示出了热辐射屏蔽和OVC的环形端部件的替代性设置； 图10示出了图9C的一部分的放大图；以及图11-12示出了本发明特定实施例的细节。
具体实施例方式当在热辐射屏蔽和OVC 二者的内管的共振频率附近的频率处使梯度线圈产生脉冲时，GCIH中产生有问题的峰值。可以通过分离OVC的内管以及热辐射屏蔽的内管的共振频率来减少内管的有问题的机械共振。此外，可以通过对屏蔽孔管的显著强化来减少共振的幅值从而最小化机械振动的振幅，并且因而减少在热辐射屏蔽、冷冻剂容器或其它低温冷却部件中感生的任意次级或三级涡电流的幅值及加热。因此，本发明提出了一种结构，其具有热辐射屏蔽的较硬(更机械刚硬的)内管。热辐射管的内管可以有效地被制造得较重，但不增加所需线圈直径。这不需增加导线成本或减少热辐射屏蔽的孔直径。热辐射屏蔽的强化内管提供了对于OVC和热辐射屏蔽的内管的共振频率的实质性分离。减少了由于梯度线圈脉冲而导致的机械振动的振幅，继而导致冷质量(cold mass) 中涡电流的减小。本发明提供了一种中空圆筒形热辐射屏蔽，其具有圆筒形内管和沿圆筒形内管的轴向长度的至少一部分轴向延伸的圆筒形加强件。加强件具有比圆筒形内管更大的直径， 并且被间隔地连结到圆筒形内管，从而改进圆筒形内管的机械刚度。优选地，热辐射屏蔽的圆筒形内管比常规设置中的要薄，从而允许减小线圈直径、 节约导线成本；或者可以增加OVC的孔直径。根据本发明的一方面，圆筒形加强件能够在热辐射屏蔽的内管和端部件上反作用更大的力，从而使得内管本身能够由比常规内管更薄的材料制成。这又可以允许减小磁体线圈的直径并且相应减少导线成本；或者可以增加OVC的孔直径。此外，热辐射屏蔽的内管和端部件可以由高纯度的铝构成。本申请可以应用到“低冷冻剂库存”或“干”磁体，以及常规“湿”磁体，在常规“湿”磁体中超导线圈通过被部分浸没到液体冷冻剂中来冷却。图2示出了应用到“湿”磁体的本发明的实施例。通过相应附图标记标示出与图 1特征对应的特征。图2呈现了部分轴向横截面。横截面实质上关于轴向中心线B-B镜像对称，并且磁体系统实质上关于轴线A-A对称。在所示设置中，线圈10a、10b、10c、10d被安装在线圈架22上。如本领域公知的， 线圈架可以由三个部分构成承载中心线圈10b、10c、IOd的中心部分2 和各自承载端部线圈IOa的两个端部部分22b。本身被公知的有源屏蔽线圈IOs相比于中心线圈10b、10c、IOd围绕轴线A_A在更大的半径处被设置在独立的机械支撑件41上。冷冻剂容器12围绕线圈和线圈架并且保持液体冷冻剂。根据本发明的这种实施例的特征，冷冻剂容器12的环形端部件M由三个同心件 24a.24b.24c构成。冷冻剂容器的环形端部件M具有凹入部分25，以便与环形端部件的径向内部件2 和径向外部件2 相比，环形端部件M的径向中间件24b轴向更靠近冷冻剂容器的轴向中心B-B。如果需要，辅助设备可以被安装在该凹入部分内。根据本发明的特征，热屏蔽还包括圆筒形加强件30，其轴向延伸热辐射屏蔽16的圆筒形内管32的轴向长度的一部分。在所示实施例中，加强件30在冷冻剂容器12和热辐射屏蔽16之间被至少部分地装纳在凹入部分25内。在所示实施例中，加强件30被焊接31 到热辐射屏蔽16的环形端部件33，不过还可以使用任意适当的紧固方法。加强件30借助于支柱34被间隔地连结到圆筒形内管32。在所示实施例中，支柱 34被置于围绕内管32的圆周的径向间隔处。支柱可以均被设置在相同轴向位置、轴向地
7在端部线圈IOa和最近的中心线圈IOb之间。支柱可以被设置在不同轴向位置，如由线圈 IOaUOb的轴向位置所限制。在所示实施例中，支柱34被焊接36到加强件30并且借助于埋头螺钉38被附连到热辐射屏蔽的内管32。不过，可以使用任意适当的紧固方法。每个支柱34均穿过冷冻剂容器12内的横孔40。每个支柱34均穿过横孔40以便在热辐射屏蔽的内管32和圆筒形加强件30之间延伸。每个横孔40均是管状，优选地是圆筒形，管的内直径稍大于对应支柱34的直径。所示示例示出了在冷冻剂容器内被焊接就位的横孔管。虽然可以使用任意适当附连方法，不过优选地可以是焊接，因为其能够实现密封且机械耐用。对应孔洞42必须被设置在线圈架22内设置横孔的各位置处，以便使得横孔 40能够提供在热辐射屏蔽16的内管32和加强件30之间的通路。热辐射屏蔽16的内管32的轴向末端是在操作中最受梯度线圈的脉冲磁场影响的部分。轴向末端因为它们与圆筒形加强件30的机械联接而被显著地加强。这导致内管32 响应来自梯度线圈的脉冲磁场而产生的机械振动减小，从而导致热辐射屏蔽的GCIH加热减小，并且减少了冷冻剂容器12和线圈10的次级涡电流加热。热辐射屏蔽由圆筒形加强件加固，从而导致在端部件33和内管32之间的接头具有大的旋转劲度。图3示出了本发明另一实施例的局部剖切视图。对应于图1、图2所示特征的特征具有相应附图标记。在图3的实施例中，磁体线圈IOa-IOd被构造成自支撑组件，例如一系列树脂浸渍的线圈，其具有轴向取向的支撑间隔件44从而被形成为集成单体浸渍部件。这样，不再需要例如图2所示的线圈架。此外，图3的磁体是“干”磁体。不提供冷冻剂容器，而是磁体线圈10由向低温致冷器(未示出)的热传导来冷却。在该实施例中，圆筒形加强件30延伸磁体的整个轴向长度。其附连到热辐射屏蔽 16的两个环形端部件33。在所示实施例中，这种附连是通过间断焊接46来实现的，不过也可以使用任意适当方法。开口 48可以被设置在圆筒形加强件内，以便允许通过任意适当手段将屏蔽线圈(未示出)附连到磁体的剩余部分，并且优选地通过与间隔件44的机械附连将机械支撑件附连到线圈。加强件30在径向和轴向间隔处被支柱34连结到圆筒形内管32。在所示实施例中，支柱34被置于在各轴向位置处围绕内管32的圆周的径向间隔处。支柱被设置在线圈 10之间的轴向位置和轴向取向的间隔件44之间的径向圆周位置处。在所示实施例中，支柱34被埋头螺钉38附连到加强件30以及热辐射屏蔽的内管 32。不过可以使用任意适当的紧固方法。通过与圆筒形加强件30的机械联接显著加强了热辐射屏蔽的内管32。这导致减少了内管32响应来自梯度线圈的脉冲磁场而产生的机械振动，继而导致减少了 GCIH以及减少了热辐射屏蔽的次级和三级涡电流加热。因为轴向末端最受次级涡电流生成的影响， 所以可以发现仅在轴向末端的区域内靠近端部线圈IOa机械联接加强件30和内管32就足够了。图4示出了在对应于轴向位置IV - IV的位置处贯穿图3的结构的局部径向横截 图5A和图5B示出了常规OVC 14和热辐射屏蔽16 (图5A)与设有根据本发明的加强件30的冷冻剂容器14的热辐射屏蔽16 (图5B)相比较的简化的局部横截面。该图表清楚地描述了本发明的加强件不减少OVC的可用内管直径。实际上，使用根据本发明的加强件30可以允许使用较薄的内管32从而增加OVC的可用内管直径。图6示出了根据本发明另一实施例的超导磁体组件的局部轴向横截面。同样，仅示出组件的一个轴向末端，并且组件关于轴线A-A基本对称。在该实施例中，线圈10a、10b在其径向外表面上被附连到外部线圈架50。例如由环氧树脂浸渍的玻璃纤维织物构成的中间层52可以被设置在线圈10和外部线圈架50之间。外部线圈架可以是单个管件，例如由玻璃纤维增强环氧树脂构成的单个管件，或者可以是由多件构成，如所示，其可以被设置成通过适当端部造型来互锁。在图6的实施例中，磁体线圈10被构造成在外部附连到圆筒形支撑件50的自支撑树脂浸渍线圈。这样，不需要图2的线圈架。此外，图6的磁体是“干”磁体。不提供冷冻剂容器，而是磁体线圈10由向低温致冷器(未示出)的热传导来冷却。在该实施例中，圆筒形加强件30延伸磁体的整个轴向长度。其附连到热辐射屏蔽 16的两个环形端部件M。在所示实施例中，这种附连是通过焊接46来实现的，不过也可以使用任意适当方法。加强件30围绕内管32的圆周在径向间隔处被支柱34连结到圆筒形内管32。支柱被设置在线圈10之间的轴向位置并且通过在端部线圈IOa和相邻中心线圈IOb之间的圆筒形支撑件50内形成的孔洞54。如果需要，另一系列支柱可以被设置在相邻线圈之间的其他轴向位置。在所示实施例中，支柱34被埋头螺钉38附连到热辐射屏蔽的内管32并且通过焊接36被附连到加强件。不过可以使用任意适当紧固方法。热辐射屏蔽的内管32因为其与圆筒形加强件30的机械联接而被显著地加强。这导致内管32响应来自梯度线圈23的脉冲磁场而产生的机械振动减小，继而导致减少了热辐射屏蔽16的GCIH以及次级涡电流加热。因为轴向末端最受次级涡电流生成的影响，所以可以发现仅在轴向末端的区域内靠近端部线圈IOa机械联接加强件30和内管32就足够了。图7示出了本发明另一实施例的另一部分轴向横截面。在该实施例中，提供了多个短圆筒形加强件30’，并且每个均具有比端部线圈IOa和中心线圈IObUOc中至少一些的外半径小的内半径。在该实施例中，线圈10再次以参考图6所讨论的方式被安装在外部支撑件50上。 不过，在这种情况下，支柱34不穿过外部支撑件。在线圈之间，例如在线圈IOa和IOb之间提供圆筒形加强件30’，其具有比紧密相邻线圈中至少一个线圈的外直径小的内直径。圆筒形支撑件实质上是环形的，具有比紧密相邻线圈之间的轴向间距小的轴向尺度。支柱；34围绕圆筒形支撑件的圆周被设置在径向间隔处，并且在径向间隔处附连在圆筒形加强件30’ 和热辐射屏蔽的内管32之间。在所示实施例中，支柱被埋头螺钉38附连，不过也可以使用任意适当的用于附连的方法。热辐射屏蔽16的内管32因为其与圆筒形加强件30’的机械联接而被显著地加强。这导致内管32响应来自梯度线圈的脉冲磁场而产生的机械振动减小，继而导致减少了热辐射屏蔽16的GCIH以及次级涡电流加热。因为内管32的轴向末端最受次级涡电流生成的影响，所以可以发现仅在轴向末端的区域内靠近端部线圈IOa机械联接加强件30’和内管32就足够了。图8示出了贯穿图7实施例的线VIII-VIII的局部径向横截面。在本发明的一些实施例中，例如如图7所示的实施例中，描述的将热屏蔽机械联接到圆筒形加强件的支柱34中的一些或全部可以被围绕热屏蔽的圆周延伸的一个或更多个细长弓形支撑件所代替。在极端情况下，细长弓形支撑件可以是围绕热屏蔽的圆周延伸的完整环形支撑件。图8A类似于图8，不过示出了细长弓形支撑件82的一个示例，其围绕热屏蔽32的圆周延伸，将其机械连结到圆筒形加强件30’。细长弓形支撑件82可以是围绕热屏蔽的圆周延伸的完整环形支撑件，或者可以是多个弧中的一个，这些弧可以沿圆周方向叠覆或可以间隔开。图9A-9C示出了根据本发明特定实施例的热辐射屏蔽和外部真空室的环形端部件的替代性设置。在图9A中，热辐射屏蔽16具有常规环形端部件33，其实质上是平面的且在外部径向末端处稍凹陷以便形成凸外表面。外部真空室14具有类似成形的环形端部件47。热辐射屏蔽和外部真空室的这种设置类似于常规磁体系统。圆筒形加强件30不形成热辐射屏蔽的外壁的一部分。在图9B、图9C中，根据本发明的任选特征，圆筒形加强件30沿圆筒形加强件30的至少部分轴向长度形成热辐射屏蔽16的部分外壁。在图9B的设置中，热辐射屏蔽16由被热辐射屏蔽16c联接的两个中空圆筒形热辐射屏蔽16a和16b构成，其被成形为围绕保持屏蔽线圈IOs就位的支撑件49。围绕内线圈和端部线圈10a、10b、10c的环形热辐射屏蔽16a使用圆筒形加强件30作为其外管。外部真空室14具有成形端部件56，每个成形端部件56均限定围绕OVC的端部件延伸的环形腔58。可替代地，腔58可以仅是围绕OVC的部分端部件延伸的部分环形。如所示，端部件可以在轴向横截面上具有弯曲轮廓，并且可以由金属旋压而成形。在图9C的设置中，热辐射屏蔽16的端部件64由三个环形部分64a、64b、64c构成， 每个环形部分基本上均是平面的。热辐射屏蔽的结构类似于参考图2中的冷冻剂容器12 所讨论的结构。优选地，三个部分64a、64b、64c均由单个平面材料件形成。环形端部件64 具有凹入部分，使得环形端部件的径向中间部分64b比环形端部件的径向内部分64a和径向外部分64c在轴向上更接近外部真空贮存器的轴向中心。径向中间部分64b借助于圆筒形壁部分64d、64e被附连到径向内部分64a和径向外部分64c。圆筒形壁部分64d是圆筒形加强件30的一部分。因而，端部件64限定了围绕热辐射屏蔽的端部件延伸的环形腔62， 可替代地，通过适当地形成环形端部件，腔62可以仅是围绕热辐射屏蔽的端部件的一部分延伸的部分环形。OVC 14的端部件60由三个环形部分60a、60b、60c构成，每个环形部分基本上均是平面的。OVC的结构类似于参考图2中的冷冻剂容器12所讨论的结构。优选地， 三个部分60a、60b、60c均由单个平面材料件形成。环形端部件60具有凹入部分，以便环形端部件的径向中间部分60b比环形端部件的径向内部分60a和径向外部分60c在轴向上更接近外部真空贮存器的轴向中心。径向中间部分借助于圆筒形壁部分60d、60e被附连到径向内部分60a和径向外部分60c。因而，端部件60限定了围绕OVC的端部件延伸的环形腔66，可替代地，通过适当地形成环形端部件，腔66可以仅是围绕OVC的端部件的一部分延伸的部分环形。通常，在完成的MRI系统中，凸出的装饰性“外观”盖被置于OVC之上。腔58、66限定OVC和外观盖之间的体积，如果所述体积内兼容磁场的话，则所述体积可以用于容纳辅助设备。图10示出了图9C中被标记X的部分的放大图。具体而言，其示出了 OVC的任选特征。不同于如图9A和图9B中使用角焊缝70将内管72焊接到端部件47、56，图10的实施例具有借助于波纹管(belloWS)74被联接到OVC的端部件60a的薄内管72。存在波纹管意味着内管72将不承受任何端部负载，因为倾向于使OVC的端部件60a移位的大气压将由端部件的屈曲和波纹管74的移位而被吸收。于是，因为内管72仅需要抵抗作用在其内表面上的大气压，所以其可以被制造得非常薄。使用薄内管提供了多个优点，例如减少了 OVC的重量和材料成本，可能会增加OVC的孔直径以便增加患者舒适度；或者减少线圈直径以减少导线成本，或者二者的结合。波纹管74优选地是单曲囊(single convolution bellows)。使用这种免受端部负载的OVC薄管允许其共振频率显著不同于热辐射屏蔽的强化内管32的共振频率。热辐射屏蔽的孔管32可以被制造得比常规的更薄，因为作用在其上的淬火力由屏蔽端部和内管的强化区段来反作用。本发明允许大程度地“调谐”屏蔽结构的共振行为，以便确保热辐射屏蔽、OVC和冷冻剂容器的内管(如果存在的话)的共振频率的分离。虽然已经参考有限数量的示例性实施例描述了本发明，不过本领域的技术人员将显而易见到各种改进和变型。例如，虽然支柱34已经被描述为将圆筒形加强件30连结到内管32，不过也可以使用任意其他适当的机械接头。例如，在描述了支柱34的每个实施例中，可以代替地提供中空通孔，如图2中40处所示。与实心支柱相比，使用这样的通孔可以提供改进的机械刚度，并且可以有用地提供在磁体线圈之间电导体或其他服务的通路。如果使用中空通孔代替实心支柱则可以不同地影响内管32和加强件30的动态行为，并且这种不同的动态行为会有利地用于确保各种同心管的共振频率的分离。在如图11所示实施例中，提供贯通OVC的通孔80，且提供贯通热辐射屏蔽的具有较大直径的通孔40。在图12中示出了对于图11中一部分的放大。在所示实施例中，不提供冷冻剂容器，而是类似实施例可以被构造成其中提供联接冷冻剂容器的圆筒形内壁和外壁的与通孔40、80同心的其他通孔。通过在OVC中提供这样的通孔，提供了用于排布电缆和其他服务的有用路线，这可以对于在凹槽25内提供辅助设备的实施例而言是特别有用的。这样的通孔优选地被焊接就位，如图11和图12中示意性示出的，用于机械强度和真空密闭性的目的。图11所示的支柱34和图9实施例中的相应特征可以由如图8A所示的一个或更多个细长弓形支撑件82代替并且如随附说明中所述以便为热辐射屏蔽提供增加的硬度。提供贯通OVC的通孔可以增加易受GCIH的区域内的机械强度，并且可以能够使用较薄材料。通常，将发现，仅在热辐射屏蔽16的一些通孔40处提供贯通OVC 14的通孔80 就足够了。OVC通孔80的分布可以被确定成提供所需动态行为并且有利地使得OVC的内管的共振频率远离热辐射屏蔽的内管的共振频率。
1权利要求
1.一种用于管状低温冷却超导磁体的中空圆筒形热屏蔽(16)，其包括环形线圈(10)、 具有第一轴线(A-A)并且包括-具有与所述第一轴线对齐的轴线的圆筒形内管(32)；-圆筒形外管，其具有比所述圆筒形内管的直径更大的直径，并且具有与所述第一轴线对齐的轴线；以及-环形端部件(24 ；64)，其连结所述圆筒形内管和所述圆筒形外管以形成封罩，其特征在于，所述中空圆筒形热屏蔽还包括轴向延伸所述圆筒形内管的轴向长度的至少一部分的圆筒形加强件(30)，该加强件具有比所述环形线圈(10)的径向外直径更大的径向内直径并且被间隔地连结(34 ;40)到所述圆筒形内管，使得在使用中，所述圆筒形内管径向位于所述环形线圈内部，而所述加强件径向位于所述环形线圈外部，从而改进所述圆筒形内管的机械刚度。
2.根据权利要求1所述的中空圆筒形热屏蔽，其中所述圆筒形加强件通过间隔设置的支柱(34)连结到所述圆筒形内管。
3.根据权利要求1所述的中空圆筒形热屏蔽，其中所述圆筒形加强件通过间隔设置的中空通孔(40)连结到所述圆筒形内管。
4.根据权利要求1所述的中空圆筒形热屏蔽，其中所述圆筒形加强件通过围绕所述热屏蔽的圆周延伸的一个或更多个细长弓形支撑件(82)被连结到所述圆筒形内管。
5.根据权利要求4所述的中空圆筒形热屏蔽，其中所述细长弓形支撑件包括沿圆周方向间隔开的多个弧。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的中空圆筒形热屏蔽，其中所述加强件设置成与所述环形端部件之一相邻并且与其机械附连(31 ;46 )。
7.根据权利要求3所述的中空圆筒形热屏蔽，其中所述加强件在所述环形端部件之间延伸并且与其机械附连。
8.根据权利要求3或权利要求6所述的中空圆筒形热屏蔽，其中所述加强件的至少部分(64d)形成所述热屏蔽的环形端部件的一部分。
9.一种用于管状低温冷却超导磁体的中空圆筒形热屏蔽(16)，其包括相邻环形线圈 (10a、10b)、具有第一轴线(A-A)并且包括-具有与所述第一轴线对齐的轴线的圆筒形内管；-圆筒形外管，其具有比所述圆筒形内管的直径更大的直径，并且具有与所述第一轴线对齐的轴线；以及-环形端部件(24)，其连结所述圆筒形内管和所述圆筒形外管以形成封罩，其特征在于，所述中空圆筒形热屏蔽还包括在相邻线圈(IOaUOb)之间延伸的圆筒形支撑件(30’)，该支撑件具有比所述相邻线圈中至少一个的外直径更小的内直径，并且具有比所述相邻线圈之间的轴向间距更小的轴向尺度，并且被间隔地连结(34 ；40)到所述圆筒形内管，从而改进所述圆筒形内管的机械刚度。
10.根据权利要求9所述的中空圆筒形热屏蔽，其中所述圆筒形加强件通过间隔设置的支柱(34)连结到所述圆筒形内管。
11.根据权利要求9所述的中空圆筒形热屏蔽，其中所述圆筒形加强件通过间隔设置的中空通孔(40)连结到所述圆筒形内管。
12.根据权利要求9所述的中空圆筒形热屏蔽，其中所述圆筒形加强件通过围绕所述热屏蔽的圆周延伸的一个或更多个细长弓形支撑件(82)被连结到所述圆筒形内管。
13.根据权利要求12所述的中空圆筒形热屏蔽，其中所述细长弓形支撑件包括沿所述热屏蔽的所述圆周延伸的完整环形支撑件。
14.根据权利要求12所述的中空圆筒形热屏蔽，其中所述细长弓形支撑件包括沿圆周方向间隔开的多个弧。
15.根据权利要求12所述的中空圆筒形热屏蔽，其中所述细长弓形支撑件包括沿所述圆周方向叠覆的多个弧。
16.根据前述权利要求中任一项所述的热屏蔽，其中所述环形端部件中的至少一个被形成为位于至少两个分离轴向位置处的三个轴向同心件(6^、64b、6k)，使得所述端部件中的径向内部件(64a)和径向外部件(64c)被定位成装纳低温冷却磁体的相应内线圈和外线圈，而径向中间件(64b)被定位成与相应径向内部件和径向外部件相比轴向更靠近所述热屏蔽的轴向中心。
17.根据权利要求16所述的热屏蔽，其中所述三个轴向同心件均是平面的，并且被设置成垂直于所述第一轴线。
18.根据权利要求16所述的热屏蔽，其中所述径向中间件是截头圆锥形，使得所述径向中间件(64b)的径向外末端比所述径向中间件的径向内末端在轴向上更远离所述热屏蔽的轴向中心。
19.一种包括超导线圈的磁体系统，位于根据前述权利要求中任一项所述的中空圆筒形热屏蔽内，还包括具有第二轴线且封装所述热屏蔽和所述线圈的中空圆筒形外部真空贮存器(14)，所述外部真空贮存器包括-具有与所述第二轴线对齐的轴线的圆筒形内管；-圆筒形外管，其具有比所述圆筒形内管的直径更大的直径，并且具有与所述第二轴线对齐的轴线；以及-环形端部件，其连结所述圆筒形内管和所述圆筒形外管以形成封罩，其中所述外部真空贮存器的环形端部件(60)具有凹入部分，使得所述环形端部件的径向中间部分(60b)与所述环形端部件的径向内末端(60a)和径向外末端(60c)相比在轴向上更靠近所述外部真空贮存器的轴向中心，并且外部真空室的凹入部分被间隔地连结(80) 到所述外部真空室的所述圆筒形内管，从而改进所述外部真空室的所述圆筒形内管的机械刚度。
20.根据权利要求19所述的磁体系统，其中所述外部真空室的所述凹入部分通过通孔被间隔地连结到所述外部真空室的所述圆筒形内管。
21.一种包括超导线圈的磁体系统，位于根据权利要求1-18中任一项所述的中空圆筒形热屏蔽内，还包括具有第二轴线且封装所述热屏蔽和所述线圈的中空圆筒形外部真空贮存器(14)，所述外部真空贮存器包括-具有与所述第二轴线对齐的轴线的圆筒形内管；-圆筒形外管，其具有比所述圆筒形内管的直径更大的直径，并且具有与所述第二轴线对齐的轴线；以及-环形端部件，其连结所述圆筒形内管和所述圆筒形外管以形成封罩，其特征在于所述圆筒形内管通过波纹管(74)被连结到环形端部件。
22.根据权利要求21所述的磁体系统，其中所述外部真空贮存器的环形端部件(60)具有凹入部分(62)，使得所述环形端部件的径向中间部分(60b)与所述环形端部件的径向内末端(60a)和径向外末端(60b)相比在轴向上更靠近所述外部真空贮存器的轴向中心。
23.一种包括超导线圈(10)的磁体系统，位于根据权利要求1-18中任一项所述的中空圆筒形热屏蔽内，还包括具有第三轴线且封装所述线圈的中空圆筒形冷冻剂容器(12)，所述冷冻剂容器包括-具有与所述第三轴线对齐的轴线的圆筒形内管；-圆筒形外管，其具有比所述圆筒形内管的直径更大的直径，并且具有与所述第三轴线对齐的轴线；以及-环形端部件，其连结所述圆筒形内管和所述圆筒形外管以形成封罩，其特征在于所述圆筒形内管通过波纹管(74)被连结到环形端部件。
24.根据权利要求23所述的磁体系统，其中所述冷冻剂容器的环形端部件具有凹入部分(25)，使得所述环形端部件的径向中间部分(24b)与所述环形端部件的径向内末端 (24a)和径向外末端(24c )相比在轴向上更靠近外部真空贮存器的轴向中心。
25.根据权利要求18-24中任一项所述的磁体系统，其中至少一些所述线圈被安装在圆筒形线圈架(22)上。
全文摘要
本发明涉及用于管状低温冷却超导磁体的中空圆筒形热屏蔽，其具有第一轴线、具有与所述第一轴线对齐的轴线的圆筒形内管、具有比所述圆筒形内管的直径更大的直径且具有与所述第一轴线对齐的轴线的圆筒形外管、以及连结所述圆筒形内管和所述圆筒形外管以形成封罩的环形端部件。所述中空圆筒形热屏蔽还包括轴向延伸所述圆筒形内管的轴向长度的至少一部分的圆筒形加强件，该加强件被间隔地连结到所述圆筒形内管，从而改进所述圆筒形内管的机械刚度。
文档编号H01F6/04GK102420038SQ20111029883
公开日2012年4月18日 申请日期2011年9月28日 优先权日2010年9月28日
发明者J. 卡尔弗特 S. 申请人:英国西门子公司