提供低溫、磁場環境的測試裝置的製作方法

2023-05-04 13:30:36 2

專利名稱：提供低溫、磁場環境的測試裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及材料低溫性能測試裝置，尤其是一種提供低溫、磁場環境的測試
>J-U 裝直。
背景技術：
在4. 2K溫度下，一些材料的電阻會突然消失，表現為無電阻狀態，這種材料稱為超導材料。使用超導材料製成的超導體可以加載很大的電流、產生所需要的磁場。近二十年來，隨著超導技術、低溫技術、電子技術和計算機技術等相關技術的進步，超導的應用越來越廣泛，越來越實用，其中磁共振成像技術作為重要的醫學診斷手段和揭開人類生命之謎的重要工具，得到了快速的發展，廣泛的應用於臨床，成為現代醫學影像領域不可或缺的一員。磁共振成像是根據生物體的磁性原子核在磁場中的特性成像。所需要的磁場由超導線圈提供，超導線圈封裝在圓柱形容器內，浸泡在低溫液氦中。當超導線圈冷卻到超導水平，對超導線圈加載電流，由於超導線圈的電阻非常小，在施加電流的電源去除後，電流也將持續在線圈中流動，根據法拉第電磁感應定律，通電導線的周圍產生磁場，穩定的電流產生穩定的磁場，從而超導線圈周圍可保持較強的、穩定的磁場。由於超導磁體運行的超低溫、高磁場環境，超導磁體由很多關鍵零部件和測試信號組成，像超導開關、電流引線、液位計和溫度計等關鍵零部件。這些零部件在組裝形成成品的超導磁體之前，需要做很多低溫性能的測試。低溫測試需要在液態的製冷劑中進行，液態的製冷劑一般採用杜瓦桶盛裝的低溫液態氦，但是液氦的費用非常高，而且待測試樣品的檢驗不能連續進行，進行一次測試會消耗很多液氦，造成測試成本的升高。

實用新型內容為了克服目前的低溫性能測試裝置不能連續進行測試的不足，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種可連續進行測試的提供低溫、磁場環境的測試裝置。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是提供低溫、磁場環境的測試裝置，包括杜瓦筒，杜瓦筒包括外筒體、內筒體，內筒體與外筒體之間形成真空夾層，內筒體為
4.2K筒體，內筒體內部設置有超導磁體及其磁體電流引線，內筒體上插拔式連接有樣品固定裝置，內筒體上還設置有連通至其內腔的輸液管。所述內筒體通過其上端的上法蘭與外筒體連接，上法蘭上設置有與樣品固定裝置匹配的插拔孔，真空夾層內設置有熱屏蔽層，熱屏蔽層包繞在內筒體的外部。所述熱屏蔽層由筒狀鋁屏或銅屏和設置在筒狀鋁屏或銅屏內、外的各至少一層絕熱層組成。所述上法蘭上設置有伸入內筒體的內腔的吊裝杆，吊裝杆的下部連接有磁體安裝盤，所述超導磁體安裝在磁體安裝盤上，吊裝杆的上部固定連接有至少兩層環形絕熱板。所述樣品固定裝置包括上蓋板和與上蓋板連接的固定杆，上蓋板封閉上法蘭上的插拔孔，固定杆的上部設置有至少兩層絕熱隔板，絕熱隔板的大小、位置和間距與吊裝杆上的環形絕熱板的位置和間距相適應，固定杆的下部與待測試樣品固定連接。所述固定杆的下部底端設置有錐形定位件，所述磁體安裝盤上設置有與所述錐形定位件對應的定位孔。所述樣品固定裝置上的電流引線採用貫穿所述上蓋板和絕熱隔板的氣冷電流引線。所述內筒體上還設置有導向結構。所述超導磁體採用孔徑> 100_、磁場強度e並帶有低溫失超保護系統的磁體。本實用新型的有益效果是可以在低溫、高磁場環境下，連續對測試樣品進行測試，測度過程中液氦的使用量減少，節省了測試用時和測試成本。
圖I是本實用新型的示意圖。圖2是樣品固定裝置的示意圖。圖3是磁體安裝盤的主視圖。為清楚表示本實用新型與現有技術的區別結構，附圖中未畫出測試所需的信號線與測試電纜。圖中標記為，I-外筒體，2-內筒體，3-熱屏蔽層，4-超導磁體，5-低溫失超保護系統，6-待測試樣品，7-真空抽口，8-磁體電流引線，9-氣冷電流引線，10-吊裝杆，11 -環形絕熱板，12-固定杆，13-輸液管，14-樣品固定裝置，15-錐形定位件,16-絕熱隔板,17-磁體安裝盤，18-定位孔，19-導向結構，20-插拔孔，21-上蓋板，22-上法蘭。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進一步說明。如圖I、圖2、圖3所示，本實用新型的提供低溫、磁場環境的測試裝置，包括杜瓦筒，杜瓦筒包括外筒體I、內筒體2，外筒體I為300K筒體，外筒體I上設置有真空抽口 7，內筒體2與外筒體I之間形成真空夾層，內筒體為4. 2K筒體，內筒體2內部設置有超導磁體4及其磁體電流引線8，內筒體2上插拔式連接有樣品固定裝置14，內筒體2上還設置有連通至其內腔的輸液管13。在對樣品進行首次測試時，先將第一套樣品固定裝置14及安裝在其上的待測試樣品6裝入內筒2中，杜瓦筒內充入液氮預冷，然後排出液氮，通過輸液管13輸入液氦進行進一步冷卻。液位加至合適位置後，通過磁體電流引線8對超導磁體4進行勵磁，勵磁至所需的背景磁場，連接信號線與測試電纜，並記錄杜瓦筒內溫度、液位、壓降情況，開始第一套樣品的低溫性能測試。當第一套樣品測試時，將第二套待測試樣品固定在另一套樣品固定裝置14上，並放入液氣中遇冷。第一套樣品測試完成後，快速拔出樣品固定裝置14，並將第二套樣品固定裝置14連同待測試樣品6插入杜瓦筒中，測試液位情況，並根據測試結果決定是否需要補充液氦。待到合適的溫度、液位時，開始第二套樣品的測試。如此反覆，即可進行多次樣品測試。本實用新型的關鍵在於首先是在杜瓦筒內設置了可勵磁的超導磁體4，提供了可調節磁場強度的磁性測試環境，其次是採用了與杜瓦筒插拔式連接的樣品固定裝置14，從而實現了樣品的連續測試，方便了對於超導線圈等元件的低溫測試。如圖I和圖2所示，所述內筒體2通過其上端的上法蘭22與外筒體I連接，保證則內筒體2的底部可不與外筒體I接觸，有利於防止外界熱量傳入內筒體2，減少漏熱，上法蘭22上設置有與樣品固定裝置14匹配的插拔孔20，以便於樣品固定裝置14的插拔，除磁體電流引線8、輸液管13外，上法蘭22上還設置有必要的排氣閥、洩漏閥、信號線接口等，真空夾層內設置有熱屏蔽層3，熱屏蔽層3包繞在內筒體2的外部，真空夾層及熱屏蔽層3進一步防止外界熱量傳入內筒體2，有利於保持內筒體2內的低溫環境，保證超導磁體4的工 作環境和內筒體2內的溫度符合測試要求。為保證好的熱屏蔽效果，所述熱屏蔽層3由具有高導熱性能的筒狀鋁屏或銅屏和設置在筒狀鋁屏或銅屏內、外的各至少一層絕熱層組成。如圖I所示，為了固定超導磁體4在杜瓦筒內的位置，所述上法蘭22上設置有伸入內筒體2的內腔的吊裝杆10，吊裝杆10的下部連接有磁體安裝盤17，所述超導磁體4安裝在磁體安裝盤17上，為了更好地絕熱，減少液氦的消耗，吊裝杆10的上部固定連接有至少兩層環形絕熱板11。如圖I和圖2所示，所述樣品固定裝置14包括上蓋板21和與上蓋板21連接的固定杆12，為防止測試過程中液氦逸出，上蓋板21封閉上法蘭22上的插拔孔20，為了更好地絕熱，固定杆12的上部設置有至少兩層絕熱隔板16，絕熱隔板16的大小、位置和間距與吊裝杆10上的環形絕熱板11的位置和間距相適應，固定杆12的下部與待測試樣品6固定連接，絕熱隔板16和環形絕熱板11之間的間隙在保證插拔順暢的前提下應儘量小，以減少液氦逸出。絕熱隔板16和環形絕熱板11 一般採用不鏽鋼板，板與板之間間隔一定距離，用於減少熱輻射，便於氦氣充分冷卻。如圖I、圖2和圖3所示，在所述固定杆12的下部底端設置有錐形定位件15，所述磁體安裝盤17上設置有與所述錐形定位件15對應的定位孔18,通過錐形定位件15與定位孔18的配合來保證樣品被固定在超導磁體4的中心位置。如圖I所示，所述樣品固定裝置
14上的電流引線採用貫穿所述上蓋板21和絕熱隔板16的氣冷電流引線9，氣冷電流引線9可利用杜瓦筒中液氦不可避免的氣化逸出對電流弓I線進行冷卻，保證低溫的測試環境。如圖I所示，所述內筒體2上還優選設置有導向結構19，導向結構19可以是設置在環形絕熱板11內壁上的導向筒或至少兩條軸嚮導向條，以引導樣品固定裝置14的插拔。所述超導磁體4優選採用孔徑> 100mm、磁場強度G並帶有低溫失超保護系統5的磁體，從而保持較強的、穩定的磁場，滿足絕大多數元件的測試要求。超導磁體4由超導NiTi線繞製成超導線圈，超導線圈最外層用銅線繞制捆綁固定。超導磁體4的超導線進出線焊接在磁體電流引線8上，保證超導線的穩定、牢固。超導磁體4採用低溫浸泡式的失超保護系統，當超導體失超時，由超導態轉變為常態時，可以快速開啟保護系統，保護超導磁體4。超導磁體4的磁體電流引線8上最好還連接有壓降傳感器，用於檢測磁體升場過程中的電壓信號。
權利要求1.提供低溫、磁場環境的測試裝置，包括杜瓦筒，杜瓦筒包括外筒體(I)、內筒體(2)，內筒體(2)與外筒體(I)之間形成真空夾層,其特徵是內筒體(2)為4. 2K筒體，內筒體(2)內部設置有超導磁體⑷及其磁體電流引線(8)，內筒體⑵上插拔式連接有樣品固定裝置(14)，內筒體(2)上還設置有連通至其內腔的輸液管(13)。
2.如權利要求I所述的提供低溫、磁場環境的測試裝置，其特徵是所述內筒體(2)通過其上端的上法蘭(22)與外筒體(I)連接，上法蘭(22)上設置有與樣品固定裝置(14)匹配的插拔孔(20)，真空夾層內設置有熱屏蔽層(3)，熱屏蔽層(3)包繞在內筒體(2)的外部。
3.如權利要求2所述的提供低溫、磁場環境的測試裝置，其特徵是所述熱屏蔽層(3)由筒狀鋁屏或銅屏和設置在筒狀鋁或銅屏內、外的各至少一層絕熱層組成。
4.如權利要求2所述的提供低溫、磁場環境的測試裝置，其特徵是所述上法蘭(22)上設置有伸入內筒體(2)的內腔的吊裝杆(10)，吊裝杆(10)的下部連接有磁體安裝盤(17)，所述超導磁體(4)安裝在磁體安裝盤(17)上，吊裝杆(10)的上部固定連接有至少兩層環形絕熱板(11)。
5.如權利要求4所述的提供低溫、磁場環境的測試裝置，其特徵是所述樣品固定裝置(14)包括上蓋板(21)和與上蓋板(21)連接的固定杆(12)，上蓋板(21)封閉上法蘭(22)上的插拔孔(20)，固定杆(12)的上部設置有至少兩層絕熱隔板(16)，絕熱隔板(16)的大小、位置和間距與吊裝杆(10)上的環形絕熱板(11)的位置和間距相適應，固定杆(12)的下部與待測試樣品￠)固定連接。
6.如權利要求5所述的提供低溫、磁場環境的測試裝置，其特徵是所述固定杆(12)的下部底端設置有錐形定位件(15)，所述磁體安裝盤(17)上設置有與所述錐形定位件(15)對應的定位孔(18)。
7.如權利要求5所述的提供低溫、磁場環境的測試裝置，其特徵是所述樣品固定裝置(14)上的電流引線採用貫穿所述上蓋板(21)和絕熱隔板(16)的氣冷電流引線(9)。
8.如權利要求I 7中任意一項權利要求所述的提供低溫、磁場環境的測試裝置，其特徵是所述內筒體(2)上還設置有導向結構(19)。
9.如權利要求I 7中任意一項權利要求所述的提供低溫、磁場環境的測試裝置，其特徵是所述超導磁體(4)採用孔徑> 100mm、磁場強度e並帶有低溫失超保護系統(5)的磁體。
專利摘要本實用新型公開了一種可連續進行測試的提供低溫、磁場環境的測試裝置，該測試裝置包括杜瓦筒，杜瓦筒包括外筒體、內筒體，內筒體通過上法蘭與外筒體連接並形成真空夾層，真空夾層內設置有包繞在內筒體外部的熱屏蔽層，保證內筒體為4.2K筒體，上法蘭通過吊裝杆及磁體安裝盤將超導磁體固定在內筒體內部，超導磁體通過超導線與磁體電流引線連接以便勵磁，內筒體上還設置有導向結構並插拔式連接有樣品固定裝置，樣品固定裝置上設置絕熱隔板、氣冷電流引線和錐形定位件，方便對樣品快速準確定位，本實用新型可以在低溫、高磁場環境下，連續對測試樣品進行測試，測度過程中液氦的使用量減少，節省了測試用時和測試成本。
文檔編號G01R33/3815GK202471941SQ20112056218
公開日2012年10月3日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月29日
發明者卞文龍, 王贊明 申請人:奧泰醫療系統有限責任公司