CS260727B1 - Supravodivý elektromagnet pro nukleární magnetickou rezonanci - Google Patents

Abstract

Konstrukce popisuje supravodivý elektromagnet, jehož podstatou jsou nejméně tři soustředné kostry, které jsou rozebíratelně na sobě nasunuty a vůči sobě axiálně a otočně přestavitelné. Na nich jsou navinuta hlavní vinutí vnitřní a vnější kompenzační vinutí.

Description

Vynález se týká konstrukčního uspořádání supravodivého elektromagnetu pro nukleární magnetickou rezonanci, určeného k vestavění do heliového kryostatu.

Supravodivé elektromagnety pro nukleární magnetickou rezonanci mají často na společné kostře celé vinutí, včetně vnitrních i vnějších kompenzačních cívek. V případě závady je nutno provést demontáž magnetu a podle místa poruchy odvinout a znovu navíjet i celé vinutí. Při nastavování požadovaného profilu magnetického pole vyrobeného magnetu je nutno měnit počet závitů vinutí, což nelze provést bez částečné demontáže kostry, odstranění a znovu vy tvoření supravodivých spojů.

Zvlášť obtížné je provedení těchto úprav u vinutí, která jsou pro zvýšení stability zalita například pryskyřicí. Vinutí zalitá pryskyřicí jsou v případě závady neopravitelná. Neaxiální deformace magnetického pole, vzniklé vlivem axiálně dělené vnější kostry, jsou prakticky také neodstranitelné. Testování sledovaných parametrů, například indukce, profil pole, lze provést až po navinutí celé soustavy. Soustava pevně umístěných supravodivých korekcí neumožňuje ztotožnit jejich střed s geometrickým nebo s magnetickým středem soustavy.

Tyto dosavadní nedostatky odstraňuje supravodivý elektromagnet, jehož podstatou je, že je tvořen nejméně třemi soustřednými kostrami s vinutími, které jsou nasunuty rozebíratelně na sobě, a vůči sobě axiálně i otočně přestavitelně, přičemž na vnitřní kostře je navinuta část hlavního i vnitřního kompenzačního vinutí, na střední kostře zbývající část hlavního vinutí, zatímco na vnějších samostatných kostrách je vnější kompenzační vinutí.

Uvedené konstrukční uspořádání poskytuje více stupňů volnosti při výpočtu geometrie soustavy pro dosažení optimální konfigurace magnetického- pole. Skutečný profil pole realizovaného magnetu se vždy liší od profilu vypočteného, například vlivem kontrakcí po ochlazení, nerovnoměrnou proudovou hustotou ve vinutí, magnetizací materiálů a magnetickými silami. Požadovaného profilu pole lze podle předloženého řešení dosáhnout jednoduchými mechanickými prostředky — natáčením -a posouváním jednotlivých vinutí, aniž je třeba v -nich měnit počet závitů bez nutnosti odstranění a znovu vytváření supravodivých spojů.

Další výhodou je nezávislost pořadí výroby a testování jednotlivých částí vinutí, jejich záměnnost v případě poruchy a možný výběr pro- dosažení optimální konfigurace pole. Konstrukce umožňuje provoz supravodivého magnetu i při snížené hladině kapalného helia pod horní desku magnetu.

Vynález blíže objasní přiložený výkres, na kterém je naznačen v. řezu supravodivý elektromagnet se soustavou supravodivých korekcí.

Magnet podle přiloženého obrázku sestává z vnitřní kostry 1, střední kostry 2 a vnějších koster 3a, 3b. Kostry jsou upevněny na dolní desce 7 spolu se supravodivými klíči 6 a supravodivými spoji 5. První část hl-avního vinutí 10a i vnitřní kompenzační vinutí 11a, 11b jsou navinuta na vnitřní kostře 1. Druhá část hlavního vinutí 10b je navinuta na střední kc-stře 2. Vnější kompenzační vinutí 12a, 12b jsou na samostatných vnějších kostrách 3a, 3b. V případě potřeby je elektromagnet doplněn vinutími 13 supravodivých korekcí na další kostře 4. K upevnění druhé vnější kostry 3b slouží horní deska 8.

Při sestavování elektromagnetu se na dolní desku 7 nejprve upevní vnitřní kostra 1 s první částí hlavního vinutí 10a spolu s vnitřními kompenzačními vinutími 11a, 11b. Dále se na -dolní desku 7 upevní střední kostr-a 2 s druhou částí hlavního vinutí 10b. Vnější samostatné kostry 3a, 3b s vnějšími kompenzačními vinutími 12a, 12b jsou fixovány s potřebnými distancemi k dolní desce 7, první vnější kostra 3a a k horní desce 8, druhá vnější kostra 3b. Na tuto základní sestavu elektromagnetu je nasunuta další kostra 4 s vinutími 13 supravodivých korekcí a upevněna k dolní desce 7 -nebo k horní desce 8.

Po změření axiálního profilu magnetického pole takto sestaveného elektromagnetu se provede úprava jeho průběhu do požadovaného tvaru změnou polohy vnějších koster 3a a- 3b s vnějšími kompenzačními vinutími 12a, 12b, např. podložkami vůči dolní desce 7 a horní desce 8, nebo i vzájemným axiálním posunutím vnitřní kostry 1 a střední kostry 2. Podobně se axiální změnou polohy další kostry 4 s vinutími 13 supravodivých korekcí nastaví jejich střed tak, -a-by korespondoval s geometrickým nebo magnetickým středem vlastního supravodivého elektromagnetu tvořeného vinutími n-a předchozí sestavě vnitřní, střední a vnějších koster 1, 2, 3a, 3b.

Neaxiální deformace magnetického pole se korigují vzájemným natáčením vnitřní kostry 1, střední kostry 2 a s vinutími hlavními a kompenzačními 10a, 10b, 11a, 11b. V případě, že je již vyrobeno více kusů těchto vinutí 10a, 10b, 11a a 11b, korekce se provede nalezením nejvhodnější kombinace. Možnost záměny dílů je velmi výhodná i v případě poruchy -a nutnosti opravy některé části.

Claims (2)

1. '1. Supravodivý elektromagnet pro nukleární magnetickou rezonanci, určený pro vestavění do heliového kryostatu, vyznačený tím, že je tvořen nejméně třemi soustřednými kostrami (1, 2, 3) s vinutími, které jsou nasunuty rozebíratelně na sobě, a vůči sobě axiálně i otočně přestavitelně, přičemž je na vnitřní kostře (1) navinuta první část hlavního vinutí (10a) spolu s vnitřním kompenzačním vinutím (11a, 11b), na střední kostře (2) je druhá část hlavního· vinutí vynalezu (10b), zatímco na vnějších samostatných kostrách (3a, 3b) jsou vnější kompenzační vinutí (12a, 12b), supravodivé spoje (5) a supravodivé klíče (6) jsou umístěny na dolní desce (7).
2. 2. Supravodivý elektromagnet podle bodu 1, vyznačený tím, že na vnější kostry (3a, 3b j vnějších kompenzačních vinutí (12a, 12b) je nasunuta další kostra (4) s vinutími (13) supravodivých korekcí.