低温保持器和定位在低温保持器的开口中的插件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种尤其用在磁共振成像(MRI)系统中的低温保持器。
【背景技术】
[0002]超导磁体系统用于医疗诊断，例如用在磁共振成像系统中。对MRI磁体的要求是，其产生稳定的均匀磁场。为了获得所需的稳定性，通常使用超导磁体系统，其以十分低的温度操作。通常通过将超导体浸没在低温低温流体(还称为致冷剂，比如液氦)中冷却超导体来维持该温度。
[0003]超导磁体系统通常包括用于产生磁场的一组超导绕组，绕组浸没在低温流体中以保持绕组处于或低于超导温度，超导绕组和致冷剂容纳在低温容器中。低温容器通常由一个或多个热屏蔽件围绕，真空套完全包围屏蔽件和低温容器。
[0004]接近颈部(access neck)通常从外部穿过真空套，进入低温容器中。这种接近颈部用于用低温流体填充低温容器，并允许对低温容器进行维护，以确保磁体系统的正确操作。
[0005]低温流体，尤其是氦是昂贵的，希望磁体系统应当设计并操作成将消耗的致冷剂量减少至最小。进入低温容器的热泄漏会蒸发致冷剂，其会从磁体系统汽化而损失掉。为了减少进入低温容器的热泄漏并由此减少流体损失，通常使用致冷器将热屏蔽件冷却至低温。
[0006]希望这种超导磁体系统从制造地点运输至包含致冷剂的操作地点，使得它们尽可能快得操作。在致冷剂耗尽的情况下，系统开始变热，如果其超过临界温度，磁体须用液氮预冷却，然后用致冷剂再次填充，这是耗时且昂贵的过程。
[0007]在运输已组装好的系统期间，设定为冷却一个或多个屏蔽件和/或低温容器的致冷器暂停不用，不能从屏蔽件和/或低温容器去除热负载。实际上，致冷器本身给环境热量提供低热阻路径，以到达低温容器和屏蔽件。这又意味着运输期间的相对高水平的热输入，导致低温流体通过汽化至大气而损失。
[0008]由于致冷剂是昂贵的以及为了延长用于输送的可用时间(还称为保持时间，系统在致冷器不起作用的情况下保持但仍包含一些致冷剂的时间)，希望将致冷剂的损失减少至最小的可能。
[0009]熟知的是，来自蒸发的低温流体的冷气体可用于通过使用气体的冷却能力来减少到低温容器的热输入，以冷却低温容器的接近颈部，并通过与冷的排出气体的热交换给热屏蔽件提供冷却。
[0010]另外，已表明，移除致冷器并用热交换器更换致冷器可显著地减少系统内部部件上的热负载，从而减少致冷剂的损失。然而，期望其它改进。
【实用新型内容】
[0011]因此，本实用新型的目的是提供一种简单且可靠技术来减少在运输期间进入低温保持器的热输入。
[0012]该目的根据本实用新型的低温保持器来实现，低温保持器包括开口(尤其是接近颈部的形式)、致冷器界面等，低温保持器还包括可移除地定位在开口中的插件，其中，插件适于通过限定出插件的外表面与开口内表面的至少一部分之间的至少一个空间而提供致冷剂通过开口的一个或多个通道，该空间允许致冷剂在开口内表面的所述部分上通过。
[0013]本实用新型基于的结论的是，不仅致冷器在冷运输期间提供用于热输入进入低温保持器的低热阻路径，而且开口本身还提供用于热输入进入低温保持器的这种路径。特别地，接近颈部或其它开口的壁(从低温保持器的外部延伸到低温容器中)创建这种热路径。
[0014]这不仅适用于低温保持器的接收致冷器的一个开口，而不适用于低温致冷器的所有其它开口(提供进入低温保持器的低温容器的通路)。
[0015]因此，本实用新型的核心思想是明确针对这种开口的暖内表面，以通过有意地使冷的致冷剂气体在这些表面上通过而冷却这些内表面，从而以简单可靠且十分有效的方式减少寄生热负载。
[0016]基于在从属权利要求中限定的下列实施例进一步阐述本实用新型的这些和其它方面。
[0017]优选地，插件适配成使得致冷器通过开口的唯一方式是通过设置在插件和开口之间的通道。换言之，要耗尽的致冷剂的全部量以特别有效的方式用于冷却目的。
[0018]为了提供冷却开口内表面的十分有效的方式，插件优选地适配成当插件插入开口中时，插件基本上填充开口的整个容积。换言之，插件优选地形成为当插件插入开口中时，开口内没有明显的空容积。优选地，开口的整个容积或多或少由插件填充，除了沿开口内表面的通道。
[0019]根据本实用新型的优选实施例，插件的外表面包括结构元件，结构元件适配成增加通过开口的通道的长度。换言之，结构元件适配成增加致冷剂在开口内表面上通过的时间。这甚至进一步改进了热交换，并因此降低了暖的表面温度。根据本实用新型的优选实施例，结构构件是旋脊，其适配成提供围绕插件外表面的螺旋通道。
[0020]根据本实用新型的优选实施例，插件的外表面通过由导热率低的材料制成的壁提供，所述壁限定出插件的中空体。在该情况下，插件优选地是挖空的。根据本实用新型的替代实施例，插件是由导热率低的泡沫制成的固体。两种措施有助于支持通过的低温流体的冷却效应，并减少寄生热负载。
[0021 ] 在本实用新型的优选实施例中，这种插件插入低温保持器的所有合适开口中。在该情况下，在将插件插入开口中之前，致冷器和任何其它可移除部件优选地从所述开口移除，以消除由这些可移除部件导致的额外热负载。
【附图说明】
[0022]参考下列实施例和附图，以示例的方式在下文中详细描述本实用新型的这些和其它方面，附图中:
[0023]图1示出低温保持器的示意图；
[0024]图2示出致冷器界面袜部(interface sock)的截面图；
[0025]图3示出接近颈部的截面图；以及
[0026]图4示出图3的接近颈部的顶视图。
【具体实施方式】
[0027]图1示出用在MRI系统中的超导磁体系统I的横截面。低温致冷器2通过致冷器界面袜部4 (还称为界面套筒或致冷器界面)可移除地连接到磁体系统1，使得致冷器2定位在界面袜部4的接收开口 5中。从而，致冷器的第一级冷却热屏蔽件6，第二级冷却低温容器3中的气体。由致冷器2的第二级冷却的热交换器8例如通过管道9暴露于低温容器3的内部。
[0028]超导磁体线圈(未示出)设置在低温容器3中。线圈浸没在液体致冷剂7中，例如液氦中。热屏蔽件6完全围绕低温容器3。真空套11以真空完全包围低温容器3和屏蔽件6。中心孔12设置成容纳检查的病人。接近颈部13设置成允许接近低温容器3。
[0029]在运输期间，当致冷器2不起作用时，致冷剂7会发生汽化。在标准构造中，当致冷器2和热交换器8未从接收开口 5移除时，在低温容器3中产生的汽化气体可通过接近颈部13或者经由管道9、经由界面袜部4、通过致冷器2而离开容器。
[0030]在运输期间，低温容器3上的热负载有许多来源，包括接近颈部13和致冷器界面袜部4以及通过辐射。
[0031]根据本实用新型，为了运输的目的，致冷器2以及任何其它可移除装置，例如热交换器8从其在接收开口 5内的位置移除，以减少热负载。为了进一步减少热负载，插件14可移除地插入界面袜部4中，如图2更详细所示。在将超导磁体系统I完全运输至操作地点之后，移除插件14，将致冷器2以及移除的任何其它装置再次装配在界面袜部4中。
[0032]插件14可形成为由壁(由导热率低的材料制成，比如不锈钢或塑料)限定的中空体。优选地，插件14被挖空，以使热传递最小。插件14的顶表面15由低发射率材料覆盖，以减少来自顶板16 (覆盖接收开口 5)的入射辐射热负载。
[0033]插件14的形状对应于界面袜部4的接收开口 5的内轮廓。此外，插件14优选地沿整个长度17或基本上沿接收开口 5的整个长度17延伸。插件14的外部尺寸小于接收开口 5的内部尺寸，使得当插入开口 5中时，插件14限定出插件14和外表面19与开口 5的内表面21之间的空间18。该空间18提供汽化致冷剂17通过开口 5的通道，从而使致冷剂在接收开口 5的暖表面21上通过。
[0034]为了迫使致冷剂7在接收开口 5的内表面21上通过，外表面19和内表面21之间的限定的空间18优选地十分小，使得致冷剂7紧挨着内表面在接收开口 5的内表面21上通过，以提供到内表面21的良好的热接触。优选地，插件14的外表面19和接收开口 5的内表面21之间的平均距离通常为几毫米。
[0035]为了确保插件14在接收开口 5内的限定位置，从而得到外表面19和内表面21之间的限定的空间18，支撑件和/或保持结构用于保持插件14到位。在图2所示实施例中，支撑件和/或保持结构由螺旋结构22制成，例如通过机加工插件14的外表面19或通过将脊附接在外表面上而形成。如果插件14定位在接收开口 5内，则该螺旋结构22接触接收开口 5的内表面21，从而限定出从开口 5的底端24朝向开口 5的顶端25的螺旋沟道23。换言之，限定出一通路，其中，所述通路的一部分由接收开口 5的内表面21形成。沟道23明显长于开口 5的长度17，从而确保穿过沟道23的致冷剂气体与开口 5的暖的内表面21之间的良好热交换。沟道23是开口 5的长度17的至少两倍长，或者是插件14的长度的至少两倍长，更优选地是开口 5的长度17的至少三倍长，或者是插件14的长度的至少三倍长，又优选地是开口 5的长度17的至少五倍长，或者是插件14的长度的至少五倍长。通路的特定设计用于朝向接收开口 5的内表面21引导气流，以确保紧密的热接触。
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