苏根元

超导核磁共振冷却系统的故障分析及维护保养

苏根元①

磁共振；冷却系统；维护保养

超导型核磁共振已成为各大医院必不可少的影像检查设备，要维持设备超导线圈的超导性与梯度线圈的正常工作需制造一个超低温的冷却环境，如目前主流的4 K冷头能把超导线圈降低至-269.15 ℃。在降温的过程中会产生大量的热量，必须通过适合的方式将热量导出，因此冷却系统是保证设备正常运行的关键[1]。

1 磁共振冷却系统

1.1 冷却系统的构成

目前超导磁共振一般采用三级联冷设计，即水冷、氦冷以及冷头。冷头的作用是利用氦压机输送的液氦，根据热力学第二定律原理，把包裹磁体线圈的冷屏降到很低的温度，从而使磁体线圈呈现超导特性。水冷系统的两个作用为：①氦冷系统降温，即把给磁体线圈降温产生的热量导出；②梯度线圈降温，即把梯度线圈工作时产生的热量导出[2]。

1.2 冷却系统的工作流程

(1)冷头的冷却需通过3个闭环循环完成，并通过热交换器连接。冷头、氦压机24 h不间断工作，导出给磁体线圈冷却所产生的热量。冷水循环系统通过热交换器2将氦循环系统的热量导出，从而实现对氦压机的冷却，最大限度减少液氦的挥发。氟利昂循环系统通过热交换器1，将冷水循环系统的热量导出，并通过冷凝器将热量导出至室外，从而实现对水冷系统的冷却(如图1所示)。

图1 冷却系统工作流程图

(2)梯度线圈的冷却需要通过3个闭环循环完成，并通过热交换器连接(如图1所示)。……