(57)【要約】【課題】ＭＲ超伝導マグネット用冷却デバイスの組込み／接合設計を提供する。【解決手段】液体冷媒冷却式超伝導マグネット（２２）は、磁気共鳴アセンブリ（２０）の液体冷媒容器（２４）の内部に配置される。密閉真空容器（２８）は、液体冷媒容器から離間しつつ、該液体冷媒容器を囲繞する。熱交換器デバイス（３４）は、真空容器に取り付けられ、冷却デバイス（３０）と、液体冷媒容器の熱交換を行う。冷却デバイスはパルス管クライオクーラとすることができ、高純度アルミニウムまたは銅の熱バスバー（３２）でパルス管クライオクーラとリモート式再凝縮器ユニット（３４）を接続し、マグネット・アセンブリの全体高を低くすることができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体冷媒容器（２４）と、
前記液体冷媒容器（２４）の内部に配置させた液体冷媒冷却式超伝導マグネット（２２）と、
前記液体冷媒容器（２４）を囲繞すると共に該液体冷媒容器（２４）から離間している密閉真空容器（２８）と、
前記真空容器（２８）に固定可能に取り付けている、前記超伝導マグネット（２２）に極低温を提供するように動作可能な冷却デバイス（３０）と、
前記液体冷媒容器（２４）と熱的に接触させている熱交換用に動作可能な熱交換器デバイス（３４）と、
前記冷却デバイス（３０）及び前記熱交換器デバイス（３４）と熱的に接触させたバスバー（３２）と、
を備える磁気共鳴アセンブリ。
【請求項２】
前記冷却デバイス（３０）がパルス管クライオクーラである、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記バスバー（３２）が、溶接、継手、クランプ、ボルト式インジウム継手（７２）、あるいはこれらの組み合わせによって前記冷却デバイス（３０）及び前記再凝縮器デバイス（３４）と固定可能に接続されている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記バスバー（３２）が、９９．９９９重量パーセントを超えるものと規定される高純度のアルミニウム及び９９．９９重量パーセントを超えるものと規定される高純度の銅からなる群より選択される材料から製作されている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記冷却デバイス（３０）は、該冷却デバイス（３０）を前記マグネット（２２）より上側に位置させる限り前記真空容器（２８）の任意のエリアに取り付けることができる、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記熱交換器デバイス（３４）は前記真空容器（２８）の内部で液体クライオスタットの最大レベルより上の任意の箇所に配置させている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記熱交換器デバイス（３４）がリモート式再凝縮器デバイスである、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記熱交換器デバイス（３４）が搬送気体用に動作可能な１つまたは複数のラインを介して前記液体冷媒容器（２４）と接続されており、該ラインは、冷媒ガスが上昇して前記熱交換器デバイス（３４）に流入すること、及び再凝縮させた冷媒液体が前記液体冷媒容器（２４）に流入して戻ることを可能としていると共に、前記熱交換器デバイス（３４）と前記液体冷媒容器（２４）の間での熱及び振動の隔絶を提供している、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項９】
真空容器（２８）と、
液体冷媒容器（２４）と、
超伝導マグネット（２２）と、
前記真空容器（２８）と前記液体冷媒容器（２４）の間の空間内に配置させた熱シールド（２６）と、
前記真空容器（２８）に固定可能に取り付けたパルス管クライオクーラ（３０）と、
１つまたは複数の管を介して液体冷媒容器（２４）に接続させると共に、前記真空容器（２８）の内部に配置させている再凝縮器デバイス（３４）と、
前記パルス管クライオクーラ（３０）及び前記再凝縮器デバイス（３４）に固定可能に取り付けた熱バスバー（３２）と、を備えた超伝導マグネット・システムであって、
前記熱バスバー（３２）は、９９．９９９重量パーセントを超えるものと規定される高純度のアルミニウムまたは９９．９９重量パーセントを超えるものと規定される高純度の銅から構成されている、超伝導マグネット・システム。
【請求項１０】
液体冷媒容器（２４）と、
前記液体冷媒容器（２４）の内部に配置させた液体冷媒冷却式超伝導マグネット（２２）と、
前記液体冷媒容器（２４）を囲繞すると共に該液体冷媒容器（２４）から離間している密閉真空容器（２８）と、
前記真空容器（２８）に固定可能に取り付けた冷却手段と、
前記液体冷媒容器（２４）と熱的に接触させた熱交換手段と、
前記冷却手段と前記熱交換手段を接続しかつこれらの空間的離間を提供するための手段と、
を備える磁気共鳴アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的には磁気共鳴（ＭＲ）マグネットの分野に関する。本発明は、さらに詳細には、開放型及び円筒型のＭＲ超伝導マグネット向けのパルス管クライオクーラの組み込み及び接合設計に関する。
【背景技術】
【０００２】
当技術分野でよく知られているように、超伝導マグネットは、例えばマグネットをクライオスタットや圧力容器内に封入し液体冷媒で囲繞することによるなど、マグネットを極低温の環境内に置くことによって超伝導状態にすることができる。こうした低温環境を維持するためにはギフォード・マクマホン（Ｇｉｆｆｏｒｄ  ＭｃＭａｈｏｎ：ＧＭ）クライオクーラなどの極低温冷凍機が広く使用されている。この極低温によって、確実にマグネットコイルが超伝導動作状態に維持される。このため、マグネットコイルを最初に電源と接続し（例えば、１０分間などの期間）コイルを通るように電流を導くと、この電流はコイルに電気抵抗がないため電源を取り外した後であってもコイルを通って流れ続けることになり、これよって強い磁場が維持される。超伝導マグネット・アセンブリはＭＲＩの分野において広範な用途が見いだされている。
【０００３】
ＧＭクライオクーラは概ね４度Ｋ（液体ヘリウムの温度）での冷却を提供することが可能であるが、こうした使用には幾つかの欠点がある。その１つとして、ＧＭクライオクーラは、ＭＲＩシステムの超伝導マグネットに望ましいレベルを超える振動エネルギーを与えており、このため画質が低下している。次に、音響信号が大きくなる傾向にあり、このためコールドヘッドのチャープ音に関して医師や技師から不満が起こっている。さらに、ＧＭクライオクーラは多数の可動部を有しており、このことはＧＭクライオクーラに対して摩擦による摩耗やこれに続く破損を受け易くさせている。
【０００４】
ＧＭクライオクーラと対照的に、４度Ｋでの冷却を提供することができるパルス管クライオクーラでは有する欠点がはるかに少ない。これらのクライオクーラは、超伝導ＭＲマグネットに、特に設計上ゼロ・ボイルオフであるような超伝導マグネットに利用することが望ましい。パルス管クライオクーラは超伝導ＭＲマグネットに関して際だった利点を提供する。パルス管が超伝導マグネットに与える振動エネルギーはＧＭクライオクーラが与えるエネルギーと比べて極めて小さい。これによって、ＭＲスキャンの画質が改善され、またＭＲイメージング・システムに対してより大胆な立地設定の許容（より大きな環境的／地盤的振動の許容）が可能となる。音響信号はＧＭクライオクーラの場合と比べてより小さく、また音質パターンはより不快ではなく音圧レベルもより小さくなる。また、ＧＭクライオクーラと比べてパルス管クライオクーラには可動部がはるかに少ないため信頼性がより高くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
パルス管クライオクーラでは、組み込みに関して独特の課題が生じる。パルス管は、適切な冷却能力を達成させるように概ね垂直方向（±１０°）に向けなければならない。これによって、超伝導マグネットのクライオスタット設計について、ゼロ・ボイルオフ式ハードウェアに関連する整備や構成における最大天井高に関する課題が生じる。ゼロ・ボイルオフ技術ではそのクライオクーラをマグネットの最上部に取り付けることが必要である。再凝縮器をパルス管に直接取り付ける場合、マグネットに対する追加的な高さのためにクライオクーラへの接近が制限され、また据え付け中にマグネットの通過できる最小開口が制限されることになる。再凝縮器を液体ヘリウムの最大レベルより上に維持しながらパルス管をより低位置に取り付けるための解決法が必要である。冷却パワーの損失を最小限にするように、パルス管クライオクーラと再凝縮器の間で低熱損失の接合を達成することが必要である。さらに、従来のシステム上で使用されているようなクライオクーラ・スリーブでは、余分な熱負荷が追加されるためこうしたスリーブを不要にすることが望ましい。こうした余分な熱負荷があると、より能力が高いクライオクーラを使用する必要があり、またクライオクーラの有効寿命も短くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様では、本発明の磁気共鳴アセンブリは、液体冷媒容器と、この液体冷媒容器の内部に配置させた液体冷媒冷却式超伝導マグネットと、液体冷媒容器を囲繞すると共にこの液体冷媒容器から離間している密閉真空容器と、この真空容器に固定可能に取り付けている、超伝導マグネットに極低温を提供するように動作可能な冷却デバイスと、液体冷媒容器と熱的に接触させている熱交換用に動作可能な熱交換器デバイスと、冷却デバイス及び熱交換器デバイスと熱的に接触させたバスバーと、を備える。
【０００７】
別の態様では、その冷却デバイスは約４度Ｋの範囲にある温度を発生するように動作可能なパルス管クライオクーラを備えている。このパルス管クライオクーラは、高純度のアルミニウムまたは高純度の銅のいずれかからなる熱バスバーを介してリモート式再凝縮器デバイスに接続させている。パルス管クライオクーラ及びリモート式再凝縮器デバイスは、溶接、継手、クランプ、ボルト式インジウム継手、またはこれらの組み合わせなど低熱損失接合を用いて熱バスバーに接続させている。また別の態様では、そのパルス管クライオクーラは、マグネットのクライオスタットの恒久部分として真空容器に固定可能に取り付ることができる。
【０００８】
さらに別の態様では、熱バスバーによって、そのパルス管クライオクーラをマグネット上の所望の任意の位置において真空容器に取り付けることが可能となる。この熱バスバーによってさらに、そのリモート式再凝縮器デバイスを、真空容器内の液体ヘリウムの最大レベルより上の所望の任意の位置に配置させることができる。したがって、この熱バスバーによってマグネット・アセンブリの設計の柔軟性を高めることができ、アセンブリの全体高を低くすることができる。
【０００９】
さらに別の態様では、その熱交換器デバイスは搬送気体用に動作可能な１つまたは複数のラインを介して液体冷媒容器に接続させており、このラインは、冷媒ガスが上昇して熱交換器デバイスに流入すること、及び再凝縮させた冷媒液体が液体冷媒容器に流入して戻ることを可能としていると共に、熱交換器デバイスと液体冷媒容器の間での熱及び振動の隔絶を提供している。
【００１０】
さらに別の態様では、本発明の磁気共鳴アセンブリは、液体冷媒容器と、この液体冷媒容器の内部に配置させた液体冷媒冷却式超伝導マグネットと、液体冷媒容器を囲繞すると共にこの液体冷媒容器から離間している密閉真空容器と、この真空容器に固定可能に取り付けた冷却手段と、液体冷媒容器と熱的に接触させた熱交換手段と、これら冷却手段と熱交換手段を接続しかつこれらの空間的離間を提供するための手段と、を備える。
【００１１】
本発明のシステムは、コールドヘッド振動の減少、本質的により静閑な動作、信頼度の向上、マグネット熱負荷の低減、液体ヘリウムのボイルオフの減少及びマグネット高の低下によって円筒型マグネットのより大胆な立地設定を可能とした冷却デバイスであるような単一のクライオクーラを用いて、開放型及び円筒型の超伝導マグネットがコールドヘッドの切り替えを必要とせずに動作できるようにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
ここで、本発明の多様な具体的実施形態を図面を参照しながら例証することにする。これらの図面では、同じ要素には同じ番号を付与している。
【００１３】
本明細書では、必要に応じて本発明の詳細な実施形態を開示しているが、これらの開示する実施形態は、様々かつ代替的な形態で具現化できるような本発明に関する単なる例示であることを理解されたい。本明細書で開示している具体的な構造上及び機能上の詳細は限定と解釈すべきではなく、単に特許請求の範囲に関する基礎として、本発明を様々に利用できるように当業者に教示するための代表的基礎として解釈すべきである。図面全体を通じて、同じ要素には同じ番号を付与している。以下に記載するシステムは、開放型及び円筒型の磁気共鳴（ＭＲ）超伝導マグネットの冷却に当てはまるものであるが、原理的にはさらに、冷媒の再液化から恩恵を受けるような任意の冷媒系にも当てはまる。
【００１４】
ここで図面を参照すると、図１及び２は、本発明の実施の一形態に従ったＭＲＩシステムの超伝導マグネット／冷却デバイスのアセンブリ（全体を番号２０で表している）に関する２種類の図を表している。図１は開放型システムを図示しており、また図２は円筒型システムを図示している。超伝導ＭＲマグネット・デバイスを備えたマグネット・カートリッジ２２は、クライオスタットや圧力容器など流体を収容する容器ハウジング（以下において「ヘリウム容器２４」と呼ぶ）の内部に配置させている。この超伝導ＭＲマグネット・デバイスは、ゼロ・ボイルオフ設計とすることができる。ヘリウム容器２４は、超伝導マグネット・デバイスを囲繞するような液体ヘリウムやその他の液体冷媒を包含しており、また超伝導動作のための冷却温度を提供している。液体ヘリウム容器２４の外周縁を囲繞して、外部からの熱の侵入を減少させこれにより液体ヘリウムや冷媒の蒸発を減少させるように動作可能な熱シールド２６が存在する。この熱シールド２６の外周縁を囲繞して、熱シールド及び真空断熱容器２８上に巻き付けた多層式断熱部２７または超断熱部が存在する。真空容器２８は、真空容器２８の外部の雰囲気を液体ヘリウム容器２４から隔絶させている。真空容器２８と熱シールド２６の間には多層式超断熱部を介在させることがある。以下で詳細に記載することにするが、パルス管クライオクーラの体部は、真空容器２８に溶接するか、ｈｅｌｉｏｃｏｆｌｅｘやｃｏｎｆｌａｔタイプの極超封止（ｈｙｐｅｒ  ｓｅａｌ）などのＯリング封止や金属封止を用いて真空容器２８に封止している。溶接や、金属及びＯリング封止はいずれも、クライオスタットに必要となる漏洩防止接合を実現している。パルス管の体部はマグネット・クライオスタットの恒久部分としてマグネット２２に接合させている。
【００１５】
パルス管クライオクーラの形態をした冷却デバイス（全体を番号３０で表している）は、熱バスバー３２、リモート式再凝縮器デバイス３４、気体ライン３６及び液体ライン３８を介してマグネット・カートリッジ２２と動作可能に接続させている。パルス管クライオクーラ３０は、低い温度まで冷却させるように動作可能な当技術分野で周知の従来タイプのものである。本発明の実施では使用するパルス管クライオクーラ３０を１つとすることができ、これによって撮像中のコールドヘッドの切り替えが不要になる。パルス管クライオクーラ３０を使用することによって、コールドヘッドの振動が小さくなり、より良好な画像が作成されかつゴーストがより少なくなるため、円筒型マグネットのより大胆な立地設定が可能となる。当技術分野で周知のパルス管クライオクーラ３０は、液体ヘリウム温度である約４度Ｋの冷却を提供することが可能である。パルス管クライオクーラ３０は、パルス管クライオクーラ３０に対する反復式のヘリウムガス流を発生させるためにその一方の端部でコンプレッサ及びバルブの切り替えを使用している１つの密閉システムである。このヘリウムガス流は、低い温度点から、あるいは低温の熱交換器から熱を奪い去るように動作可能である。パルス管クライオクーラ３０の下側部分は、コールドヘッド、コールド・アキュムレータ及びパルス管を備えている。この下側部分は、真空容器２８の上側表面４０内に挿入させている。気体ライン３６及び液体ライン３８は、リモート式再凝縮器デバイス３４とヘリウム容器２４の上側部分内のアパーチャとの間を、液体ヘリウムレベルより上で延びているようなベローズなどの一対の薄壁の管である。ライン３６及び３８は例えば、ステンレス鋼から製作することができる。
【００１６】
従来の超伝導マグネット設計の幾つかでは、コールドヘッドの全体交換を可能とさせているクライオクーラ・スリーブを組み込んでいる。このスリーブによって余分に熱負荷が付加される。このスリーブは熱シールド２６には５Ｗ程度を、また４度Ｋのヘリウム容器２４には０．０５Ｗ程度を付加することがある。この余分な熱負荷によって、より高機能のクライオクーラ３０が必要となると共に、クライオクーラ３０の有効寿命が短くなる。本発明のパルス管クライオクーラ・デバイス３０の信頼度及び整備構成では、マグネットへの熱リークを減少させるようにスリーブを無くすことが可能であり、これによって、液体ヘリウムのボイルオフが減少すると共にクライオクーラ３０の寿命が延びる。パルス管クライオクーラ３０の本体はマグネット・クライオスタットの一体化した一部となっている。
【００１７】
好ましい実施形態では、そのパルス管は垂直方向か概ね垂直方向（±約１０度）に向けられており、ここでの垂直とはパルス管の軸が下方向に向いた冷却ステーションと垂直であることと定義している。パルス管クライオクーラ３０は垂直に向ける必要があり、そうしないとその熱的性能が低下する。ゼロ・ボイルオフ技術では、そのリモート式再凝縮器デバイス３４がマグネット・カートリッジ２２の最上部において液体ヘリウムの最大レベルより上に取り付けられることが要求される。パルス管クライオクーラ・デバイス３０の冷却ステーションは通常であれば、マグネット天井高を大きくするように再凝縮器デバイス３４に直接接続されることになる。熱バスバー３２によって、クライオクーラ・デバイス３０と再凝縮器デバイス３４の間の直接接続が不要となる。図１及び２では、そのクライオクーラ３０が垂直方向に向いているように表している。図１及び２は、ゼロ・ボイルオフ式ハードウェアを整備及び構成するために最大マグネット天井高に関する改良型マグネット設計を表している。
【００１８】
パルス管クライオクーラ３０の下側部分は熱バスバー３２と動作可能に接続させている。パルス管クライオクーラ３０は、マグネットの最上部と比べて十分に低く取り付け、アセンブリ２０の整備及び移設／据え付けを可能にしている。この配置はマグネットの設計に応じて様々となり得る。本発明によれば、クライオクーラ３０の高さを制御することが可能となる。パルス管クライオクーラ３０のコールドヘッドは、全体高の要件を満足させるために、必要なったときにはいつでも垂直方向で上下に移動させることができる。従来システムの場合のように、リモート式再凝縮器デバイス３４がパルス管クライオクーラ３０に直接取り付けられていたとした場合、冷却デバイス・アセンブリ３０によって追加されるマグネット高によってパルス管クライオクーラ３０への接近が制限され、据え付けの間にアセンブリ２０が通過できる最小開口が制限されることになってしまう。熱バスバー３２の導入によって、リモート式再凝縮器デバイス３４を液体ヘリウムの最大レベルより上に保持したままでパルス管クライオクーラ３０をより低位置に取り付けることが可能となる。
【００１９】
再凝縮器デバイス３４が液体ヘリウムの最大レベルより上になるように保持するために、リモート式再凝縮器デバイス３４に熱バスバー３２を接続している。熱バスバー３２は高純度のアルミニウム（９９．９９９パーセントを超える純度）や高純度の銅（９９．９９パーセントを超える純度）など極低温（例えば、４度Ｋ）において高熱伝導率の材料から製作している。ここで図３を参照すると、高純度のアルミニウムと高純度の銅とを比較したグラフを表している。４度Ｋでは、高純度のアルミニウム及び銅はほぼ同じ熱伝導率を有している。アルミニウムの熱伝導率は、より高い温度（例えば、ここでは番号５０で表している約１００度Ｋを超える温度）では高純度の銅の熱伝導率の概ね半分である。したがって、通常動作の間では、この両者は同様の機能を果たすことになるが、パルス管に欠陥（電力損失、機械の故障など）があった場合には、液体ヘリウムがクライオスタットに及ぼす熱負荷は、アルミニウムの熱バスバー３２の方が銅バスバーの場合の半分の熱負荷となる。パーセント純度レベル以外に、不純物の種類も重要である。不純物の種類のために選択される尺度は、４度Ｋにおける電気抵抗率の室温（例えば、２９５度Ｋ）における電気抵抗率に対する比と定義される残留抵抗率比（ＲＲＲ）である。熱伝導率はローレンツ定数を介してこの電気抵抗率と関連している。熱バスバー３２によって熱損失を最小限にするには、ＲＲＲが高い（３０００を超える）アルミニウムや銅が必要である。この熱バスバー３２は４度Ｋにおいて１．５Ｗ程度を伝えることがある。パルス管３０の接合の位置にあるバスバー３２の低温側端部は、リモート式再凝縮器デバイス３４の位置にある高温側端部と比べて０．２度Ｋ程度だけ低い温度である。０．１度Ｋごとに、０．１Ｗの冷却能力が失われることになるが、この数値は使用するパルス管クライオクーラ３０に応じて様々な値となり得る。
【００２０】
熱バスバー３２のために、クライオクーラ３０はシステム２０内であちこちに移動させることができる。本発明によれば、超伝導マグネット２２を基準としたパルス管クライオクーラ３０の配置を極めて柔軟にすることができる。このことは、より高い温度で得られる熱伝導度がより低いような高純度のアルミニウムなどの材料を用いているために可能となっている。どんな純度の銅を使用したとしても（純度が高くても通常の純度であっても）故障状態を示す温度であるような約１００度Ｋを超える温度では熱伝導率が高純度のアルミニウムの概ね２倍となる。より大きな抵抗またはより低い熱伝導率が望ましい場合、高純度のアルミニウムを使用することは約１００度Ｋを超える温度において有利である。銅や冷媒ヒートパイプを使用することもできるが、アルミニウムが本発明の好ましい材料である。
【００２１】
ゼロ・ボイルオフ式超伝導マグネットの重要な特徴は、そのクライオクーラ３０が機能停止（障害発生）となった場合に、液体ヘリウムがボイルオフすることである。障害発生の際に、アルミニウムによって提供されるように、クライオクーラ３０とヘリウム容器２４の間の伝導連絡が悪ければ、アルミニウムは約６０度Ｋを超える温度において熱伝導率がより低いためヘリウムのボイルオフを有効に減少させることができる。
【００２２】
パルス管クライオクーラ３０によって提供される低温は、ヘリウム容器２４の液体ヘリウムレベルより上側のヘリウム蒸気空間からリモート式再凝縮器デバイス３４まで流れるヘリウムガスの再凝縮を可能にするのに適したものである。リモート式再凝縮器デバイス３４は熱交換器の役目をしている。再凝縮器３４はヘリウムガスを液体ヘリウムになるように再凝縮させており、この液体ヘリウムは重力によってヘリウム容器２４内に流入するように戻される。
【００２３】
熱的性能にとっては、パルス管クライオクーラ３０及びリモート式再凝縮器デバイス３４を熱バスバー３２に取り付ける方法が重要である。パルス管クライオクーラ３０の接合と熱バスバー３２の間並びに熱バスバー３２とリモート式再凝縮器デバイス３４の間には、低熱損失の接合が必要である。パルス管クライオクーラ３０は、インジウムを使用したクランプ式継手を介したり、直接溶接するなど複数の方法で熱シールド２６及び熱バスバー３２に取り付けることができる。インジウム式接合によれば、接合が４度Ｋまたは４度Ｋの近傍で動作しているときに提供される温度差は約０．２度Ｋ以下となる。溶接式接合では、付与される温度差はインジウム式接合と比べてかなり良好であり、ほとんど検出不可能である。図４は、すみ肉（ｆｉｌｌｅｔ）溶接６０を用いて熱バスバー３２に取り付けたパルス管クライオクーラ３０を表している。図５は、ボルト式インジウム継手７２の形態をしたインジウム７０を用いて熱バスバー３２に取り付けたパルス管クライオクーラ３０を表している。図６は、すみ肉溶接６０を用いて熱バスバー３２に取り付けたリモート式再凝縮器デバイス３４を表している。図７はボルト式インジウム継手７２の形態をしたインジウム７０を用いて熱バスバー３２に取り付けたリモート式再凝縮器デバイス３４を表している。
【００２４】
本発明の好ましい実施形態では、クライオクーラ３０を熱バスバー３２に溶接することが好ましい。高純度のアルミニウムと銅を溶接するには摩擦溶接を用いることができる。摩擦溶接は、摩擦熱を通じて実現させる固体状態処理法の１つである。この熱は、熱バスバー３２のアルミニウムとクライオクーラ３０の銅という２つの構成要素の制御下の擦り合わせによって発生させており、これらの材料は塑性状態となり、この時点で可塑化材料によって互いに絡み合った層が形成されるに至る。回転速度、軸力及び時間に関する一連の一意のパラメータを介してこの擦り合わせを制御するには、摩擦溶接装置を使用している。この処理法の第１の工程では、熱バスバー３２とクライオクーラ３０を、その一方が回転するスピンドル内にあり、もう一方が静止したクランプ内に来るようにして溶接機に装着する。これらの部品は固有の対称軸を有していないため特殊な工具が必要となる。スピンドル内にある要素は、事前決定の回転速度にまで至らせ、次いで事前決定の軸力を加えている。これらの状態は、所望の温度及び材料状態が存在するようになるまで事前決定の時間にわたって維持させている。次いで回転速度を停止させ、所望のアップセットが得られるまで高めた軸力を加える。銅とアルミニウムの間に全く材料が存在しないため、摩擦溶接は最も効率のよい溶接形態である。
【００２５】
パルス管クライオクーラ３０は熱バスバー３２に溶接している。リモート式再凝縮器デバイス３４も熱バスバー３２に溶接している。熱バスバー３２はアルミニウムから製作することが好ましいため、パルス管クライオクーラ３０及びリモート式再凝縮器デバイス３４はこれらに対してアルミニウム片を摩擦溶接させるようにして製作すべきである。パルス管３０の接合は、ステンレス鋼に対する蝋付けが容易な銅とするのが一般的であり、またパルス管の体部はステンレス鋼から製作するのが一般的である。
【００２６】
本発明のシステムに従って開放型及び円筒型のＭＲ超伝導マグネットに関するパルス管クライオクーラの組み込み及び接合設計が提供されることは明らかである。本発明のシステムについて好ましい実施形態並びにその例を参照しながら記載してきたが、別の実施形態や例によっても、同様の機能の実行及び／または同様の成果の達成が可能である。こうした同等の実施形態及び例はすべて、本発明の精神及び範囲の域内にあると共に、添付の特許請求の範囲によって包含させるように意図している。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の例示的な実施の一形態によるＭＲＩシステムの開放型超伝導マグネット／冷却デバイスのアセンブリの図である。
【図２】本発明の例示的な実施の一形態によるＭＲＩシステムの円筒型超伝導マグネット／冷却デバイスのアセンブリの図である。
【図３】本発明の例示的な実施の一形態に従ったアルミニウム対銅の熱伝導率比較を表したグラフである。
【図４】本発明の例示的な実施の一形態に従って溶接を用いて熱バスバーに取り付けたパルス管クライオクーラの図である。
【図５】本発明の例示的な実施の一形態に従ってボルト式インジウム継手の形態をしたインジウムを用いて熱バスバーに取り付けたパルス管クライオクーラの図である。
【図６】本発明の例示的な実施の一形態に従って溶接を用いて熱バスバーに取り付けたリモート式再凝縮器デバイスの図である。
【図７】本発明の例示的な実施の一形態に従ってボルト式インジウム継手の形態をしたインジウムを用いて熱バスバーに取り付けたリモート式再凝縮器デバイスの図である。
【符号の説明】
【００２８】
２０  超伝導マグネット／冷却デバイス・アセンブリ
２２  マグネット・カートリッジ
２４  ヘリウム容器
２６  熱シールド
２７  多層式断熱部
２８  真空断熱容器
３０  パルス管クライオクーラ
３２  熱バスバー
３４  再凝縮器デバイス
３６  気体ライン
３８  液体ライン
４０  真空容器の上側表面
６０  すみ肉溶接
７０  インジウム
７２  ボルト式インジウム継手
【図１】
2004283580.tif 000003
【図２】
2004283580.tif 000004
【図３】
2004283580.tif 000005
【図４】
2004283580.tif 000006
【図５】
2004283580.tif 000007
【図６】
2004283580.tif 000008
【図７】
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