技巧丨超导磁共振冷却系统的日常维护

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对于超导磁共振来说，冷却系统至关重要，日常维护更是不能忽视的问题。那么对于超导磁共振为什么需要冷却系统？ 超导磁共振冷却系统的组成 首先来熟悉一下超导： 大家都知道，电生磁，磁生电。超导磁共振是通过通电线圈来产生磁场的。根据毕奥－萨伐尔定律B=u0*n*I，B为磁感应强度，u0为常数，n为螺线管匝数，I为导线中的电流，磁场大小是由电流大小I与螺线管匝数n决定的，对于磁共振如果想要磁场的强度足够大就得增加磁场线圈的匝数n或者增加电流I，由于空间等因素限制的线圈的匝数不可能无限的增加，那么就只能增加电流来获得更大的场强。那怎么获得较大电流？ 再熟悉一下电路知识：I=U\R。I为电流，U为电压，R电阻。要想获得较大的电流，可以增加电压或减小电阻。焦耳定律Q=I^2R*t，电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。不同的导体具有不同的电导率，对于普通导体来说如电流很大，产生的热量是巨大的，如想要导体产生较小的热量，就只能降低导体的阻值，导体的阻值越小越好。为了解决热量问题则需要导体的阻值几乎为0，超导现象的0阻值正好解决此问题。如线圈的阻值为0，那么产生的电流将巨大的。那么怎样才能使线圈的阻值为0？那就是超导现象（处于超导状态的导体称之为"超导体"。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中形成强大的电流，从而产生超强磁场）。怎样发生超导现象？那就是超低温。为了达到超低温状态则需要使用液氦。选择液氦的原因：沸点最低的物质，为4.2K。无色，无味。超导材料主要是铌，钛与铜的多丝复合线，它的工作温度为4．2 K（－268．8℃）。 如需发生超导现象，必须先建立超导环境。磁共振建立超导环境的过程：首先将磁体的真空绝热层抽真空，将其内部压力抽至约0．001 Pa，而后将磁体预冷，把液氦容器腔内温度降到4．2 K，最后在磁体液氦容器中灌满液氦，使超导线圈浸泡在液氦中。虽然磁体采用了真空绝热结构，但由于受诸多因素的影响，不可能完全阻止热传导，所以液氦会以蒸发的形式带出导入的热量。为了维持维持超导环境及液氦的挥发，磁共振需配备制冷系统，提供降温及减少液氦蒸发的作用。 冷却系统的组成：液氦冷屏、冷头、压缩机和水冷机及相互连接的绝热管道组成，365天不间断工作。各级制冷简单流程： 冷屏：超导线圈外，属于磁铁的组成部分。一般设有两级冷屏（20K、70K）直接减少热传导。 冷头：属于制冷部件，由驱动电机、旋转阀、配电盘、活塞、气缸组成。制造冷量，将其传给保温层，降低液氦的热挥发，同时冷头将热量传给压缩机。常用的为4K和10K冷头。 压缩机：通过软管与冷头相连，氦压缩机为冷头提供低温高压的氦气。 日常应观察氦压缩机的工作状态及相关参数是否正常。 水冷机：供冷却水将压缩机产生的热量用循环水带走。 日常维护： 1.如发现冷头无声音，说明冷头停止工作，必须及时解决问题。发现冷头出现声音异常，要特别注意，如声音低沉时，说明冷头功率较低，夹杂其他声音，说明压力过高等。 2.当水冷机故障时，应将下面的开关切换到自来水冷却的状态，避免压缩机机长时间停机，造成失超，一旦发生失超，就需要再次加装液氦，励磁，匀场等一系列的安装调试，对于医院来说，损失也是巨大的。 3.水冷机受电源影响较大，日常要注意观察其工作状况，定期清洗过滤网，定期加装冷冻液，避免水冷机停机。 4.日常记录液氦水平（极限值50%）及磁体的氦压（3.8~4.2PSI，不同厂家参考值有所差别），一旦出现较大波动，应及时排查问题所在。 5.注意观察机房的温度（18~22℃），湿度（50%左右），确保全套设备的正常运行。