冷却系统以及用于冷却超导磁体装置的方法

摘要

本发明公开一种冷却系统及冷却超导磁体装置的方法。所述冷却系统具有：至少一个线圈支撑壳；多个超导磁体线圈，所述超导磁体线圈由所述至少一个线圈支撑壳支撑；以及多个冷却管，所述冷却管热耦合到所述至少一个线圈支撑壳。所述磁体系统还包括低温制冷器系统，所述低温制冷器系统与所述多个冷却管流体连通以形成闭合循环冷却系统。

权利要求

1.一种用于超导磁体装置的磁体系统，所述磁体系统包括：至少一个线圈支撑壳；

多个超导磁体线圈，所述超导磁体线圈由所述至少一个线圈支撑壳支撑；

多个冷却管，所述冷却管热耦合到所述至少一个线圈支撑壳；以及低温制冷器系统，所述低温制冷器系统与所述多个冷却管流体连通连通，从而形成闭合循环冷却系统；其中，所述的低温制冷器系统包括至少一个氦气罐和至少一个液氦罐；

其中所述低温制冷器系统包括带有再冷凝器的低温冷却器；

蒸汽回流歧管，所述蒸汽回流歧管连接到所述多个冷却管；

其中，所述的再冷凝器再冷凝从蒸汽回流歧管接收的汽化氦气；

其中，所述的氦气罐和所述的液氦罐设置在防热护罩中，在所述的防热护罩外侧设置有真空容器。

2.如权利要求1所述的磁体系统，其中所述低温制冷器系统包括非通气式系统。

3.如权利要求1所述的磁体系统，其中所述低温制冷器系统包括通气口，所述通气口的通气压力高于正常汽化通气水平。

4.如权利要求1所述的磁体系统，其中所述氦气罐在30大气压强(atm)下存储不到300公升的氦气。

5.如权利要求1所述的磁体系统，其中所述氦气罐采用环形形状，并且环绕所述至少一个线圈支撑壳。

6.如权利要求1所述的磁体系统，其中所述液氦罐存储8至10公升的液氦。

7.如权利要求1所述的磁体系统，其中所述液氦罐包括气密地密封入口。

8.如权利要求1所述的磁体系统，其进一步包括防热护罩，其中预冷却管热耦合到所述防热护罩。

9.如权利要求8所述的磁体系统，其中所述预冷却管包含液氮。

10.如权利要求1所述的磁体系统，其中所述至少一个线圈支撑壳包括导热式柱形金属壳。

11.如权利要求1所述的磁体系统，其中所述至少一个线圈支撑壳是磁体线圈支撑件，所述磁体线圈支撑件包括多个径向梯级，所述径向梯级经配置用于收纳多个超导线圈，其中所述多个超导线圈大小不同。

12.如权利要求1所述的磁体系统，其进一步包括至少一个非主磁体线圈。

13.如权利要求1所述的磁体系统，其进一步包括反磁线圈，并且其中所述多个超导线圈包括主磁体线圈，其中所述主磁体线圈和反磁线圈同心对齐并且各自通过柱形支撑壳支撑。

14.如权利要求13所述的磁体系统，其进一步包括加劲环，所述加劲环将所述柱形支撑壳连接在一起。

15.如权利要求1所述的磁体系统，其中所述多个超导线圈包括以下之一：注塑成型线圈或环氧树脂线圈。

16.一种用于超导磁体装置的磁体系统，所述磁体系统包括：多个超导磁体线圈，所述超导磁体线圈由至少一个线圈支撑壳支撑；

多个冷却管，所述冷却管热耦合到所述线圈支撑壳，并且形成低温制冷系统的第二级；

低温制冷系统的第一级，所述低温制冷系统的第一级包括容纳液氮的预冷却管，以及与所述预冷却管热耦合的防热护罩；

气密地密封式液氦罐和氦气罐，所述气密地密封式液氦罐和氦气罐连接到所述多个冷却管，所述防热护罩与所述氦气罐热接触；

带有再冷凝器的低温冷却器；

蒸汽回流歧管，所述蒸汽回流歧管连接到所述多个冷却管；

其中，所述的再冷凝器再冷凝从蒸汽回流歧管接收的汽化氦气；

其中，在所述的防热护罩外侧设置有真空容器。

17.如权利要求16所述的磁体系统，其中热耦合到所述防热护罩的所述多个冷却管是含有液氮的预冷却管，热耦合到所述至少一个线圈支撑壳的所述多个冷却管含有液氦。

18.如权利要求16所述的磁体系统，其进一步包括反磁线圈，所述反磁线圈支撑在线圈支撑壳上，并且与支撑在所述至少一个线圈支撑壳上的所述多个超导磁体线圈同心对齐。

19.一种用于超导磁体装置的磁体系统，所述磁体系统包括：至少一个线圈支撑壳；

多个超导磁体线圈，所述超导磁体线圈由所述至少一个线圈支撑壳支撑；

多个冷却管，所述冷却管热耦合到所述至少一个线圈支撑壳；以及非通气式低温制冷器系统，所述非通气式低温制冷器系统与所述多个冷却管流体连通连通；所述的非通气式低温制冷器系统包括至少一个氦气罐和至少一个液氦罐；

带有再冷凝器的低温冷却器；

蒸汽回流歧管，所述蒸汽回流歧管连接到所述多个冷却管；

其中，所述的再冷凝器再冷凝从蒸汽回流歧管接收的汽化氦气；

其中，所述的氦气罐和所述的液氦罐设置在防热护罩中，在所述的防热护罩外侧设置有真空容器。

20.如权利要求19所述的磁体系统，其中所述至少一个液氦罐包括气密地封闭式入口。

说明书

冷却系统以及用于冷却超导磁体装置的方法

技术领域

[0001] 在本说明书中公开的本发明大体上涉及超导磁体装置，并且更具体地说，涉及用于冷却超导磁体装置的系统和方法，尤其是在电机、磁存储器以及磁共振成像(MRI)系统中冷却超导磁体装置的系统和方法。

背景技术

[0002] 超导线圈典型地使用氦容器进行低温冷却，所述超导线圈例如形成磁体装置的超导线圈。在这些传统磁体装置中，超导线圈在液氦(He)浴槽中进行冷却，以将所述线圈浸入液氦(He)之中。这种冷却布置要求使用包含数千公升液He的极大高压容器。所得结构制造成本并不昂贵，但是较为沉重。在许多情况下，需要强化放置有磁体装置的底板，而且由于典型升降机，，无法支撑(如MRI系统中)这些磁体装置的重量，因而需要使用起重机来安装磁体装置。此外存在许多无法提供液氦输送和服务的区域(例如，服务匮乏区域或尚未开发区域)。因此，传统磁体装置无法安装在这些场所中。

[0003] 此外，这些系统中的液He有时可能汽化，如在失超事件期间汽化，其中汽化的氦从浸有磁体线圈的制冷剂浴槽中逸出。每次失超均跟随有重新注满(氦)和磁体升流的过程，因而成本昂贵且费时。此外，在传统超导磁体装置中，需要在磁体失超之后通过通气管道来使外部通气系统排放气体，如汽化氦。通气管道难以安装，并且在一些实例中，无法安装。因此，考虑到成本结果以及一些情况，氦的排放可能需要注意环境问题或需要进行监管。

[0004] 因此，用于磁体装置的传统冷却布置可能产生特殊安装要求，导致无法在某些区域安装这些系统，并且使得维护成本较高。

发明内容

[0005] 根据各项实施例，提供一种用于超导磁体装置的磁体系统，所述磁体系统包括：至少一个线圈支撑壳；多个超导磁体线圈，所述超导磁体线圈由所述至少一个线圈支撑壳支撑；以及多个冷却管，所述冷却管热耦合到所述至少一个线圈支撑壳。所述磁体系统还包括低温制冷器系统，所述低温制冷器系统与所述多个冷却管流体连通流体连通以形成闭合循环冷却系统。

[0006] 作为优选，所述低温制冷器系统包括非通气式系统。

[0007] 作为优选，所述低温制冷器系统包括通气口，所述通气口的通气压力高于正常汽化通气水平。

[0008] 作为优选，所述低温制冷器系统包括至少一个氦气罐。

[0009] 作为优选，所述氦气罐在30大气压强(atm)下存储不到约300公升的氦气。

[0010] 作为优选，所述氦气罐采用环形形状，并且环绕所述至少一个线圈支撑壳。

[0011] 作为优选，所述低温制冷器系统包括至少一个液氦罐。

[0012] 作为优选，所述液氦罐存储约10公升的液氦。

[0013] 作为优选，所述液氦罐包括气密地密封入口。

[0014] 作为优选，预冷却管热耦合到所述防热护罩。

[0015] 作为优选，所述预冷却管包含液氮。

[0016] 作为优选，所述至少一个线圈支撑壳包括导热式柱形金属壳。

[0017] 作为优选，所述至少一个线圈支撑壳是磁体线圈支撑件，所述磁体线圈支撑件包括多个径向梯级，所述径向梯级经配置用于收纳多个超导线圈，其中所述多个超导线圈中的一些超导线圈大小不同。

[0018] 作为优选，其进一步包括至少一个额外非主磁体线圈。

[0019] 作为优选，其进一步包括反磁线圈，并且其中所述多个超导线圈包括主磁体线圈，其中所述主磁体线圈和反磁线圈同心对齐并且各自通过柱形支撑壳支撑。

[0020] 作为优选，其进一步包括加劲环，所述加劲环将所述柱形支撑壳连接在一起。

[0021] 作为优选，所述多个超导线圈包括以下之一：注塑成型线圈或环氧树脂线圈。

[0022] 作为优选，所述低温制冷器系统包括带有再冷凝器的低温冷却器。

[0023] 作为优选，进一步包括蒸汽回流歧管，所述蒸汽回流歧管连接到所述多个冷却管。

[0024] 根据其他实施例，提供一种用于超导磁体装置的磁体系统，所述磁体系统包括多个超导磁体线圈，所述超导磁体线圈由至少一个线圈支撑壳支撑，并且所述磁体系统具有多个冷却管，所述冷却管热耦合到所述至少一个线圈支撑壳并且形成低温制冷系统的第二级。所述磁体系统进一步包括防热护罩，所述防热护罩热耦合到所述低温制冷系统的第一级。所述磁体系统还包括连接到所述多个冷却管的气密地(hermetically)密封式液氦罐和氦气罐。

[0025] 作为优选，热耦合到所述防热护罩的所述多个冷却管是含有液氮的预冷却管，热耦合到所述至少一个线圈支撑壳的所述多个冷却管含有液氦。

[0026] 作为优选，其进一步包括反磁线圈，所述反磁线圈支撑在线圈支撑壳上，并且与支撑在所述至少一个线圈支撑壳上的所述多个超导磁体线圈同心对齐。

[0027] 根据又一些其他实施例，提供一种用于超导磁体装置的磁体系统，所述磁体系统包括：至少一个线圈支撑壳；多个超导磁体线圈，所述超导磁体线圈由所述至少一个线圈支撑壳支撑；以及多个冷却管，所述冷却管热耦合到所述至少一个线圈支撑壳。所述磁体系统还包括非通气式低温制冷器系统，所述低温制冷器系统与所述多个冷却管流体连通流体连通。

[0028] 作为优选，其中所述非通气式低温制冷器系统包括具有气密地密封式入口的至少一个液氦罐。

附图说明

[0029] 图1是根据用于冷却超导磁体的各项实施例形成的冷却布置的简化方框图。

[0030] 图2是根据各项实施例形成的磁共振成像磁体系统的方框图，其中示出冷却布置。

[0031] 图3是根据各项实施例形成的MRI磁体系统的示意侧视图，其中示出冷却布置。

[0032] 图4是根据一项实施例形成的线圈支撑壳的侧面立视图。

[0033] 图5是根据各项实施例的冷却超导线圈的方法的流程图，所述方法使用温差冷却系统。

[0034] 图6是MRI系统的方框图，在所述系统中，可以实现根据各项实施例形成的冷却布置。

具体实施方式

[0035] 在结合附图阅读之后，将会更好地理解上述发明内容以及下述关于某些实施例的具体实施方式。尽管附图示出各项实施例的功能块的图示，但所述功能块并非一定指示硬件划分。因此，例如，一个或多个功能块能够以单件硬件或多件硬件实现。应理解，各项实施例并非限于借助附图示出的布置。此外，可以重新布置或重新配置各个附图中的系统块。

[0036] 在本说明书中，以单数形式陈述并且以“一”或“一个”修饰的元件或步骤应理解为并不排除存在多个所述元件或步骤，除非明确指出此类排除情况。另外，引用“一项实施例”并非意图解释为排除存在涵盖所述特征的其他实施例。此外，除非明确指出情况相反，否则实施例“包括”或“具有”拥有具体特性的元件或多个元件可以包括并不拥有所述特性的其他此类元件。

[0037] 各项实施例提供的是，在例如超导磁体断电、通电或稳定状态运行期间，用于冷却所述超导磁体、尤其是用于减少传递到所述超导磁体的线圈的热量的系统和方法。例如，各项实施例能够冷却超导磁体装置，如通过实践至少一项实施例来冷却用于电机、磁存储器和/或磁共振成像系统的超导磁体，冷却所述超导磁体，如MRI系统的超导磁体，需要较少液氦，从而减少MRI系统重量并且放宽这些系统的安装要求。此外，通过实践至少一项实施例，会减少可能损失的He量。

[0038] 一般来说，各项实施例包括用于冷却超导磁体装置的冷却系统(其可为两级系统)，所述冷却系统包括超导线圈，如MRI系统的超导线圈。冷却系统包括低温制冷器，所述低温制冷器使用氦温差(helium thermosiphon)系统提供冷却，所述氦温差系统在各项实施例中是闭环系统。因此，在一些实施例中，提供非通气式(或压力设置极高的通气式)低温制冷布置。在各项实施例中，还提供磁体系统，所述磁体系统包括气密地密封式液氦罐，在各项实施例中，这样就在冷却流体口处形成气密密封以防止空气或气体在磁体装置已填充冷却流体之后从冷却流体口穿过。

[0039] 应注意，尽管各项实施例可以结合用于MRI系统的超导磁体进行描述，但各项实施例也可以结合任何类型的具有超导磁体的系统，如任何类型的超导磁体装置，来实现。超导磁体还可以在其他类型的医学成像装置以及非医学成像装置中实现。

[0040] 图1示出根据各项实施例形成的用于冷却超导磁体的冷却布置20的简化图。在各项实施例中，冷却布置20配置成氦温差系统，所述氦温差系统包括冷却管22或其他合适的冷却路径，其中在所述冷却管22内循环的He使用低温制冷器进行冷却。冷却管22热耦合到一个或多个线圈支撑壳24，从而支撑或保持MRI磁体线圈的定位，在所示实施例中，所述MRI磁体线圈是MRI系统的主注塑成型线圈(mainmolded coil)26。例如，主注塑成型线圈26可以收缩配合并被粘接在一个或多个线圈支撑壳24内部以在两者之间形成热接触，所述线圈支撑壳可为柱形金属线圈支撑壳。可以提供其他类型的线圈26，例如，环氧树脂线圈。

[0041] 各种实施例可以实现为MRI磁体系统30的一部分，如图2的方框图所示，其中冷却经由两级冷却布置实现。应注意，在整个附图中，相同数字表示相同部分。图2大体上示出冷却流体路径和两级冷却布置。

[0042] 线圈支撑壳24由导热材料(例如，铝)形成，具有冷质量支撑结构以维持磁体线圈26的定位或支撑所述磁体线圈。冷却管22可由任何合适的金属形成(例如，铜、不锈钢、铝等)，与可由多个液He存储罐形成的液He存储系统32流体连通。液He存储系统32包含用于闭环冷却系统的液He，用以冷却MRI磁体系统30的磁体线圈26。在冷却管22与液He存储系统32之间，可以经由一个或多个流体通路34(例如，流体管、导管等)实现流体连通。因此，液He存储系统32提供的液He流动穿过冷却管22以冷却磁体线圈26。

[0043] 在各项实施例中，入口用于将液态制冷剂提供到冷却布置20中，所述液态制冷剂例如液He。在一项实施例中，如图2所示，制冷剂入口33用作液氦存储系统32的一部分。制冷剂入口33设有气密地密封配置，从而形成闭环冷却系统，其中气密密封防止(或明显限制)空气或气体在磁体装置已填充冷却流体(例如液He)之后从所述入口穿过。例如，气密密封防止氧、水分、湿气以及任何和/或外部污染物进入密封式闭环冷却布置，同时防止冷却剂从系统中逸出。然而，可以替代地提供任何类型的合适密封布置。在所示实施例中，冷却布置20并不包括进行任何通气。然而，在一些实施例中，可选择地进行通气，例如，使用具有实质上高于传统通气口的极高通气压力水平的通气口35进行通气，以使汽化氦仅在高于正常通气系统压力水平范围的压力水平下进行排放。例如，在一些实施例中，通气口35经配置用于在最高压力下(或在压力预定范围内)实现通气其中在最高压力下，系统可能面临故障。然而，在包括通气口35的实施例中可以实现不同压力水平，具体可以根据系统要求、规章要求等。因此，在一些实施例中，低温制冷器系统包括通气压力高于正常汽化通气水平或正常失超时间通气水平的通气口35。

[0044] 冷却管22还与蒸汽回流歧管44流体连通，所述蒸汽回流歧管穿过再冷凝器42与He气存储系统36流体连通。He气存储系统36可由一个或多个He气存储罐(例如，两个环形罐)形成，包含从冷却管22接收作为He蒸汽的He气，从而用以将热量从磁体线圈26移除并且形成闭环冷却系统的一部分。在再冷凝器42与He气存储系统36之间，可以经由一个或多个通路38实现流体连通。

[0045] He气存储系统36与包括再冷凝器42的低温制冷器40流体连通，这种流体连通可以经由一个或多个通路38实现。在各项实施例中，再冷凝器42从He气存储系统36抽取He气，从而运行以形成自由对流循环环路，以将磁体线圈26和线圈支撑壳24冷却到低温温度，同时经由一个或多个通路45用液He填充液He存储系统32。在各项实施例中，液He存储系统32包括8至10公升液He。在液He存储系统32中的液He可以用来在低温制冷器40断电或关机期间，如在保修期间(例如，在10至12小时内)，冷却磁体线圈26。

[0046] 可为冷头或其他合适的低温冷却器的低温制冷器40延伸穿过真空容器46，所述真空容器其中包含MRI磁体系统30以及各项实施例的冷却部件。低温制冷器40可以在套管或壳体(未示出)内延伸。因此，可将低温制冷器40的冷端定位在套管内，而不影响真空容器46内的真空。低温制冷器40使用任何合适的装置，如一个或多个法兰、螺栓或其他合适的装置，来插入并稳固在套管内。此外，低温制冷器40的电动机48设在真空容器46外部。

[0047] 如图2所示，在各项实施例中，制冷器40包括再冷凝器42，所述再冷凝器在所述制冷器40下端，用以再冷凝从平行于He气存储系统36的蒸汽回流歧管44接收的汽化氦气。再冷凝器42允许汽化氦气从He气存储系统36传递到液He存储系统32。

[0048] 在各项实施例中为注塑成型线圈的磁体线圈26形成主超导磁体50，所述主超导磁体在MRI系统运行期间根据在本说明书中更详细的描述来控制以获得MRI成像数据。此外，在MRI系统运行期间，液He冷却超导磁体50。例如，超导磁体50可以被冷却至一定超导温度，如4.2开氏度(K)。冷却过程可以包括通过再冷凝器42将汽化氦气再冷凝成液体，并且使这种液体回流到液He存储系统32，如在本说明书中所述。

[0049] 各项实施例还提供防热护罩52，所述防热护罩可与He气存储系统36进行热接触。在各项实施例中，MRI系统30和各项实施例的冷却部件设在真空容器46(例如，钢制真空容器)内，在所述真空容器中和/或在MRI系统与冷却部件之间包括防热护罩52。防热护罩52热耦合到多个冷却管54(例如，预冷却管)，在各项实施例中，所述冷却管不同于并且并不流体连通到冷却管22。例如，冷却管22使用He实现冷却，而冷却管54可以使用液氮(LN2)实现冷却或预冷却。因此，带有冷却管54的防热护罩52可像进行对流冷却的防热辐射护罩那样运行。

[0050] 在各项实施例中，提供多级冷却布置，所述多级冷却布置以两级冷却布置示出。具体来说，例如，通过防热护罩52进行冷却可以使用LN2以在约77K与80K之间的温度实现第一级冷却，从而提供预冷却，如在安装或第一次打开MRI系统的情况下。第二级冷却使用He冷却实现，并且可在稳定状态运行期间或在断电状态期间实现，从而允许以“穿越”(rid-through)模式来达到约4.2K的运行温度。因此，在各项实施例中，用于冷却磁体线圈26的冷却布置以制冷器类型方式运行，同时允许He在断电状态期间(例如，断电5至10小时)汽化，从而同样允许在磁体失超之前关闭MRI系统。

[0051] MRI磁体系统30的一种配置如图3所示。在各项实施例中，MRI磁体系统30是提供低温制冷的下部制冷剂MRI磁体布置。在此实施例中，MRI磁体系统30包括超导MRI磁体50，所述超导MRI磁体由支撑在高导热性柱形壳(线圈支撑壳24和线圈支撑壳58)内部的同心的主线圈26和反磁线圈(bucking coil)56形成，并且通过氦温差系统由低温制冷器40进行冷却。因此，在各项实施例中，主超导线圈26与反磁线圈56之间存在径向间距，其中所述主超导线圈和所述反磁线圈分别支撑在不同线圈支撑壳24和58上。在各项实施例中，线圈支撑壳24、线圈支撑壳58形成为柱形壳，如由金属形成为柱形壳，其中冷却管22热耦合(粘接)到线圈支撑壳24的外表面。例如，线圈支撑壳24和线圈支撑壳58可以具有周向延伸的固体金属壁，孔界定在所述固体金属壁中。

[0052] 在各项实施例中，超导线圈26和/或反磁线圈56通过环氧树脂注塑成型。例如，注塑成型线圈可以缠绕有湿环氧树脂并且固化形成自支撑结构。超导线圈26和/或反磁线圈56随后可以分别粘接到线圈支撑壳24和58，例如，粘接到可由铝形成的线圈支撑壳24和58的外表面。形成的超导线圈26和/或反磁线圈56经过大小调整以界定从中穿过的孔60，所述孔用于对象(例如，病患)成像例如，可以界定视场(FOV)62以对所述对象的具体部分成像，如在本说明书中更详细地描述。

[0053] 如图可见，氦温差布置包括：蒸发器系统，所述蒸发器系统带有多个冷却管道22，所述冷却管道热附接到线圈支撑壳24和/或58；再冷凝器42，所述再冷凝器热附接到低温制冷器40；以及He存储容器(所示为形成液He存储系统32和He气存储系统36的罐)，上述所有部件均容纳在磁体真空容器46之中。在一些实施例中，超导注塑成型线圈26和56分别收缩配合并粘接在柱形支撑壳24和58内部，以便实现良好热接触。

[0054] 在各项实施例中，如图4所示，主线圈支撑壳24具有多个径向梯级64(例如，一系列递增梯级)，从而允许按序轴向组装线圈26，这种组装以主线圈支撑壳24中心附近或朝着所述中心的较小线圈26开始，接着组装朝着主线圈支撑壳24端部的、大小渐增的较大线圈26(其中线圈26稳固在主线圈壳24内(例如，通过粘接进行稳固))。在各项实施例中，反磁线圈支撑壳58形成以在超导磁体50中间平面附近支撑或装纳单个或一对反磁线圈56。反磁线圈支撑壳58通过支撑构件连接到主线圈支撑壳24，所述支撑构件示出为带有加劲角板68的盘66(例如，加劲环)，所述加劲角板可为用于强化所述盘66的离散部件。

[0055] 各项实施例的氦温差系统包括He气存储系统36，所述He气存储系统容纳约200至约300公升的He气，具体根据冷却必需或所需的量而变。在各项实施例中，He气存储系统36提供在30大气压强下不到260公升的He气。此外，液He存储系统32包括约10(或更少)至约40公升液He，而且所述液He存储系统从再冷凝器42接收液He，并且将液He供应到连接到冷质量支撑结构的冷却管22，所述冷质量支撑结构即线圈支撑壳24和/或58。

[0056] 歧管44从冷却管22接收蒸汽He(He气)，然后使得He气回流到再冷凝器42。在各项实施例中，He气存储系统36在环境温度下最初充装有在30与40atm之间的He气。在运行过程中，当低温制冷器40打开时，再冷凝器42从He气存储系统36抽取He，并且建立自由对流循环环路以将线圈26和56和支撑质量(线圈支撑壳24和/或58)冷却至低温温度，而且用在约8至10公升之间的液He填充液He存储系统32。在运行过程中，液He存储系统32中的液He可以用来在，例如，低温制冷器40断电或关机期间冷却磁体线圈50，所述断电或关机期间如在保修期间，至多10至12小时。在各项实施例中，一旦温差系统打开，那么系统冷却自身，从而形成自由对流循环系统。

[0057] 应注意，MRI磁体系统30还包括收纳电源导线72以为线圈26和56提供动力的接线盒70，以及MRI磁体系统30其他部件，如在本说明书中所述。

[0058] 因此，各项实施例提供这样的MRI磁体系统：所述MRI磁体系统具有注塑成型超导线圈，所述注塑成型超导线圈经过传导冷却并且在结构上由高导热性柱形壳支撑，从而可以在4.2K的温度下运行。此外，在各项实施例中，减少磁体重量的方式为：消除典型地用于超导磁体的大型液He存储容器，并且使用铝以外的材料制造线圈支撑部件。在各项实施例中，无需提供或添加任何制冷器，并且整个系统重量在约2000磅与2500磅之间。

[0059] 此外，还提供用于超导磁体的温差冷却系统。可以使用两级冷却系统进行冷却，如图5中的方法80所示。方法80包括用He气充装温差系统来填充罐的步骤82。例如，He存储罐在环境温度下最初可以充装30至40atm之间的He气。可选地，预冷却管54可在步骤84用液氮冲洗并且最终填充所述液氮，从而增加超导线圈最初进行冷却的速率。在最初冷却之后，LN2可从系统移除(排出)。

[0060] 在此之后，或同一时间，低温制冷器在86处打开，这导致再冷凝器从存储罐抽取He，并且建立自由对流循环环路来将线圈和支撑质量冷却至低温温度。液He存储罐填充有液He，用以在，例如，断电或系统关机期间冷却超导磁体。

[0061] 随后，如为了获得对象的MRI图像，可在88处启动超导线圈。例如，可以启动经冷却的超导线圈以生成合适的MRI像场。

[0062] 各项实施例可以结合不同类型的超导线圈实现，所述超导线圈如用于MRI系统的超导线圈。例如，各项实施例可以通过与图6所示MRI系统100的超导线圈实现。应了解，尽管系统100示出为单模成像系统，但各项实施例也可以实现在多模成像系统中或通过多模成像系统实现。系统100示出为MRI成像系统，并且可与不同类型的医学成像系统组合，所述医学成像系统如计算机断层扫描(CT)、正电子发射计算机断层扫描(PET)、单光子发射计算机断层扫描(SPECT)以及超声系统，或能够生成图像、尤其是人类图像的任何其他系统。此外，各项实施例并不限于用于对人类主体进行成像的医学成像系统，而是可以包括用于对非人类对象、包裹等进行成像的兽医学或非医学系统。

[0063] 参照图6，MRI系统100大体上包括成像部分102和处理部分104，所述处理部分可以包括处理器或其他计算或控制器装置。MRI系统100包括在台架106内的超导磁体50，所述超导磁体由线圈形成，所述线圈例如，如在本说明书中所述进行冷却的注塑成型线圈。一个或多个液He存储系统32和/或He气存储系统36通过冷却管22提供液He(所有部件均在图1至3中示出)。线圈支撑壳24环绕超导磁体50并且热耦合到冷却管22。液氦用于冷却超导磁体50的线圈，其中包括将液氦提供到冷却管22，如在本说明书中更详细地描述。可以环绕线圈支撑壳24的外表面和超导磁体50的内表面设有绝热件112。多个磁梯度线圈114设在超导磁体50内部，并且RF发射线圈116设在多个磁梯度线圈114内。在一些实施例中，RF发射线圈116可用发射和接收线圈替换。在台架106内的部件大体上形成成像部分102。应注意，尽管超导磁体50是柱形形状，但也可以使用其他形状的磁体。

[0064] 处理部分104大体上包括控制器118、主磁场控件120、梯度磁场控件122、存储器124、显示装置126、发射-接收(T-R)开关128、RF发射器130以及接收器132。

[0065] 在运行过程中，待成像的病患或影像(phantom)等对象主体放置在位于合适的支撑件、例如病患扫描床上的孔孔134中。超导磁体108跨过孔134产生均匀静态主磁场Bo。在孔134中以及相应地在病患中的电磁场强度由控制器118经由主磁场控件120进行控制，所述控制器还控制激励电流到超导磁体50的供应。

[0066] 磁梯度线圈114包括一个或多个梯度线圈元件，提供用以在三个正交方向x、y以及z中的任何一个或多个方向上将磁梯度施加在超导磁体108内的孔134中的磁场Bo上。磁梯度线圈114通过梯度磁场控件122进行激励，同时通过控制器118进行控制。

[0067] RF发射线圈116可以包括多个线圈，如果还提供了接收线圈元件，如配置成RF接收线圈的表面线圈，那么所述RF发射线圈布置用以发射磁脉冲和/或可选地同时检测来自病患的MR信号。RF接收线圈可为任何类型或采用任何配置，例如，单独接收表面线圈。接收表面线圈可为RF接收线圈116内的RF线圈阵列。

[0068] RF发射线圈116和接收表面线圈分别通过T-R开关128选择性地互连到RF发射器130或接收器132之一。RF发射器130和T-R开关128由控制器118控制，以使RF场脉冲或信号通过RF发射器130生成，而且所述RF场脉冲或信号选择性地施加给病患以在病患身体中激励磁共振。当RF激励脉冲施加给病患时，同时致动T-R开关128以使接收表面线圈与接收器
132断开连接。

[0069] 在施加RF脉冲之后，再次致动T-R开关128以使RF发射线圈116与RF发射器130断开连接并将接收表面线圈连接到接收器132。接收表面线圈运行以检测或感应源自病人身体中的受激核MR信号，并且将所述MR信号传达给接收器132。这些经检测的MR信号转而传达到控制器118。控制器118包括处理器(例如，图像重构处理器)，例如，用以控制MR信号处理，从而产生表示病患图像的信号。

[0070] 表示图像的经处理的信号还发射到显示装置126以提供所述图像的视觉显示。确切地说，MR信号填充或形成k空间，所述k空间经过傅里叶变换以获得可视图像。表示图像的经处理的信号随后发射到显示装置126。

[0071] 应理解，以上描述旨在说明而非进行限制。例如，上述实施例(和/或其方面)可以彼此结合使用。此外，在不背离各项实施例的范围的情况下，可以进行多种修改，以使具体情况或材料适应各项实施例的教示。尽管本说明书中所述材料尺寸和类型旨在限定各项实施例的参数，但它们并非是限制性的而仅是示例性的。所属领域的技术人员在查看以上描述之后将清楚许多其他实施例。因此，应当参考所附权利要求书、以及此类权利要求书所授权的等效物的完整范围来确定各项实施例的范围。在所附权利要求书中，术语“包括(including)”和“其中(inwhich)”用作相应术语“包括(comprising)”和“其中(wherein)”的简明英文等效物。此外，在以下权利要求书中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，而且并非旨在对其标的物强加数字要求。另外，以下权利要求书的限制并未采用手段加功能格式书写，而且并非旨在根据35U.S.C.§112第六段进行解释，除非并且直到此类权利要求书限制明显使用其中缺乏进一步结构的功能陈述的词组“用于……的装置”。

[0072] 本说明书使用各项实例来公开各项实施例，包括最佳模式，同时也让所属领域的任何技术人员能够实践各项实施例，包括制造并且使用任何装置或系统而且执行所涵盖的任何方法。各项实施例的专利保护范围由权利要求书界定，并且可以包括所属领域的技术人员想出的其他实例。如果此类其他实例的结构元素与权利要求书的字面意义相同，或如果此类其他实例包括的等效结构元素与权利要求书的字面意义并无实质差别，那么此类实例也在权利要求书的范围内。