MRI_NMR低温超导磁体失超保护综述.pdf

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1、第３４卷第１期低温物理学报Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．１２０１２年２月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＯＷＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥＰＨＹＳＩＣＳＦｅｂｒｕａｒｙ２０１２ＭＲＩ、ＮＭＲ低温超导磁体失超保护综述李毅１，２１１１１王秋良戴银明雷源忠陈顺中１中国科学院电工研究所，北京１００１９０；２中国科学院研究生院，北京１００１９０收稿日期：２０１１－０３－２５；修回日期：２０１１－０４－１５【摘要】用超导磁体制造ＮＭＲ、ＭＲＩ等核磁共振设备越来越普遍，超导磁体的失超保护在磁体设计中是一个很关键的问题．本文从失超保护方式，保护电路设计、加速失超方法等三个

2、方面总结了如何为一个超导磁体尤其是核磁共振用超导磁体设计失超保护方案，指出了一些常见的问题的解决办法，最后还介绍并比较了一些常用失超模拟软件，以期为相关科研人员提供有价值的参考．关键词：ＮＭＲ，ＭＲＩ，超导磁体，失超保护ＰＡＣＣ：７４００，７４９０ＯＶＥＲＶＩＥＷＯＦＴＨＥＱＵＥＮＣＨＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮＯＦＳＵＰＥＲＣＯＮＤＵＣＴＩＮＧＭＡＧＮＥＴＳＦＯＲＮＭＲＡＮＤＭＲＩＡＰＰＡＲＡＴＵＳ１，２１１ＬＩＹｉＷＡＮＧＱｉｕ－ｌｉａｎｇＤａｉＹｉｎ－ｍｉｎ１１ＬＥＩＹｕａｎｚ－ｈｏｎｇＣＨＥＮＳｈｕｎ－ｚｈｏｎｇ１ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ

3、ｏｆＡｐｐｌｉｅｄＳｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９０；２ＧｒａｄｕａｔｅＳｃｈｏｏｌｏｆｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９０Ｒｅｃｅｉｖｅｄｄａｔｅ：２０１１－０３－２５；ｒｅｖｉｓｅｄｍａｎｕｓｃｒｉｐｔｒｅｃｅｉｖｅｄｄａｔｅ：２０１１－０４－１５【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｍａｇ

4、ｎｅｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｕｓｅｄｉｎｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｏｆＭＲＩａｎｄＮＭＲａｐｐａｒａｔｕｓ．Ｑｕｅｎｃｈｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｉｓａｎｉｓｓｕｅｏｆｇｒｅａｔｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆａｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｍａｇｎｅｔｓｙｓｔｅｍ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｔｈｅｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｔｈｒｅｅａｓｐｅｃｔｓ，ｐａｓｓｉｖｅｏｒａｃｔｉｖｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｑｕｅｎｃｈａｃ－ｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ

5、ａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ．Ｓｏｍｅｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｓｏｆｔｗａｒｅｆｏｒｑｕｅｎｃｈｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｎｄｃｏｍ－ｐａｒｅｄａｓｗｅｌｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＮＭＲ，ＭＲＩ，ｑｕｅｎｃｈｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｍａｇｎｅｔＰＡＣＣ：７４００，７４９０导磁体来制备的，随着人们对高分辨力和低能耗等１引言提出新的要求，原先的磁体逐渐被超导磁体所取代．超导磁体的核磁共振设备具有能耗低，成像分辨率高等特点．ＮＭＲ、ＭＲＩ等核磁共振设备在生产生活中得到广泛应用，早期的

6、核磁共振设备主要用永磁或常然而超导磁体一般都会伴有失超现象的发生．第１期李毅等：ＭＲＩ、ＮＭＲ低温超导磁体失超保护综述７５失超是超导磁体内电磁能迅速转化为热能的一种现的时候，桥路平衡，桥路中心抽头的信号为零，如果象．失超过程会给磁体带来潜在危害，局部温升过高失超发生，那么将产生不平衡电压信号．如果失超从会烧坏磁体，层间电压过高会击穿绝缘材料，电流增某段抽头中间对称向外扩散，那么可以采用多个中［１２］长过大会导致过应力等等．因此人们采用各种方法心抽头来加以克服．另一种是采用差分的方［１０，１１］来解决失超过程中的各种问题，给磁体提供保护，防式

7、，每段的电压信号取出来后，在后续电路中止磁体受到不可恢复的损害．取其差分信号，由于励磁、退磁产生的电感电压ＵＬ为此，针对ＮＭＲ、ＭＲＩ等闭环运行的超导磁正比于电感Ｌ，因此电感相同的两段差分信号为零，体，本文根据近些年一些相关文献，分别从保护方这样就滤掉了励磁、退磁信号．此外，由于ＵＬ还正式、保护电路、加速失超这三方面总结并分析如何为比于ｄＩ／ｄｔ，因此可以事先根据预设的励磁速率计一个磁体设计失超保护方案，并介绍几种常见的失算好ＵＬ值，在后续电路中将检测的信号值与预设超分析软件．值进行比较而将其滤掉．对于其他干扰信号，每一种信号都有它们特有２

8、失超保护的两种方式的信号周期τ及幅值Ｖｍ．金属移动可产生约０．１Ｈｚ信号，环境震动产生约１０Ｈｚ信号，梯度线圈产生约［５，６］一般来讲，一个超导磁体的失超保护系统需要１００Ｈｚ信