JPH03261112A - 界磁生成装置 - Google Patents
界磁生成装置Info
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- JPH03261112A JPH03261112A JP2240217A JP24021790A JPH03261112A JP H03261112 A JPH03261112 A JP H03261112A JP 2240217 A JP2240217 A JP 2240217A JP 24021790 A JP24021790 A JP 24021790A JP H03261112 A JPH03261112 A JP H03261112A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は界磁生成器と、同界磁生成器を包囲する少なく
とも一つの熱シールドを備える冷却装置とより成る界磁
生成装置に関する。上記装置は以下、“上記種類のもの
”と称する。
とも一つの熱シールドを備える冷却装置とより成る界磁
生成装置に関する。上記装置は以下、“上記種類のもの
”と称する。
〔従来の技術〕 〔発明が解決しようとする課題〕上記
種類の装置は、通常、超伝導磁石の形で見出される。か
かる磁石においては、電気導線を超伝導もしくは磁界温
度まで冷却することが必要であり、このことは界磁生成
器を低温槽内に電気コイルの形に配置することを伴う。
種類の装置は、通常、超伝導磁石の形で見出される。か
かる磁石においては、電気導線を超伝導もしくは磁界温
度まで冷却することが必要であり、このことは界磁生成
器を低温槽内に電気コイルの形に配置することを伴う。
超伏im石は、磁気共鳴画像(MRI)技術に特別の用
途を見出しており、その場合、主界磁を発生した後、−
組の界磁勾配が所定のパルス系列で作業容積中の界磁上
に重畳化され、映像化される物体の領域を分離するよう
になっている。これら勾配界磁をつくりだすために使用
される勾配コイルは、通常、抵抗性で、主磁石のボア内
に配置される。そのため、勾配コイルは冷たい金属塊に
よって包囲されている。勾配コイルを脈動させると低温
槽のシールド内に渦電流が誘導される。渦電流の流れに
よって、1”R又はジュール熱損失の形の電力損失がシ
ールド内に発生し、シールドがヒートアップすることに
なる。シールドがヒートアップし始めると、その渦電流
が流れるシールドの導電性は変化することになる。この
ため、渦電流の流量は変化する。
途を見出しており、その場合、主界磁を発生した後、−
組の界磁勾配が所定のパルス系列で作業容積中の界磁上
に重畳化され、映像化される物体の領域を分離するよう
になっている。これら勾配界磁をつくりだすために使用
される勾配コイルは、通常、抵抗性で、主磁石のボア内
に配置される。そのため、勾配コイルは冷たい金属塊に
よって包囲されている。勾配コイルを脈動させると低温
槽のシールド内に渦電流が誘導される。渦電流の流れに
よって、1”R又はジュール熱損失の形の電力損失がシ
ールド内に発生し、シールドがヒートアップすることに
なる。シールドがヒートアップし始めると、その渦電流
が流れるシールドの導電性は変化することになる。この
ため、渦電流の流量は変化する。
その変化率は時間の関数である。成る場所を流れる電流
による空間内の一点における磁束密度(B)は、次のよ
うに、ビオ・サバールの法則の積分形となる。(MKS
単位による。) 但し、μ=4πXl0−’の自由空間の透磁率J=電流
密度 X=ベクトルクロス乗積 U=電流密度点から界磁点へ向かう単位ベクトル r=電流密度点から界磁点へ至る距離 それ故、もし渦電流密度Jが時間の関数であるとすれば
、Bもまた時間の関数となろう。このことは界磁のシー
ルド内を流れる時変渦電流は、主界磁の時変摂動を惹起
することを意味する。界磁勾配は勾配コイル組中を流れ
る勾配電源駆動電流によってつくりだされる。最終目的
は、オーバシュートやドループのない鋭い境界を備えた
界磁勾配段をつくりだすことである。上記勾配コイルは
、特に渦電流が生成されるシールドにより包囲される。
による空間内の一点における磁束密度(B)は、次のよ
うに、ビオ・サバールの法則の積分形となる。(MKS
単位による。) 但し、μ=4πXl0−’の自由空間の透磁率J=電流
密度 X=ベクトルクロス乗積 U=電流密度点から界磁点へ向かう単位ベクトル r=電流密度点から界磁点へ至る距離 それ故、もし渦電流密度Jが時間の関数であるとすれば
、Bもまた時間の関数となろう。このことは界磁のシー
ルド内を流れる時変渦電流は、主界磁の時変摂動を惹起
することを意味する。界磁勾配は勾配コイル組中を流れ
る勾配電源駆動電流によってつくりだされる。最終目的
は、オーバシュートやドループのない鋭い境界を備えた
界磁勾配段をつくりだすことである。上記勾配コイルは
、特に渦電流が生成されるシールドにより包囲される。
これら渦電流は界磁勾配の構成に対向する界磁をつくり
だす。それ故、勾配電源は、−もしくはそれ以上の時定
数によって「補償」され、駆動電流波形は最早簡単では
なく、渦電流の影響を補償するように調節される。この
補償調節操作は、受容れ可能な勾配波形をつくりだすた
めに時間のかかる試行錯誤のプロセスとなる虞れがある
。もし、今、シールド温度が変化しないためにシールド
内の渦電流が変化したとすると、画像品質を維持するた
めに補償調節も変化させる必要があろう。
だす。それ故、勾配電源は、−もしくはそれ以上の時定
数によって「補償」され、駆動電流波形は最早簡単では
なく、渦電流の影響を補償するように調節される。この
補償調節操作は、受容れ可能な勾配波形をつくりだすた
めに時間のかかる試行錯誤のプロセスとなる虞れがある
。もし、今、シールド温度が変化しないためにシールド
内の渦電流が変化したとすると、画像品質を維持するた
めに補償調節も変化させる必要があろう。
それ故、シールドの導電度は一定にとどまることが肝要
である。シールドを冷却するために冷却機しか有しない
装置では、冷却温度は常にその冷却作用が吸収すべく求
められている電力に依存しているために、特別の問題が
存在する。もし電力が渦電流の結果として変化するなら
ば、冷却温度も変化し、この影響は熱を冷却機に伝える
ために必要なシールド金属内の余分の温度差の外に存在
′するものである。一つの可能性は、常時十分な低温に
駆動可能なシールドを提供することであり、その場合に
は、「残留抵抗領域」におけるシールドの抵抗は温度に
かかわらずほぼ一定となる。然しなから、このためには
過大な電力とコストを伴う冷却機が必要となり、所要温
度範囲は、材質の純度と種類によって変化することにな
ろう。
である。シールドを冷却するために冷却機しか有しない
装置では、冷却温度は常にその冷却作用が吸収すべく求
められている電力に依存しているために、特別の問題が
存在する。もし電力が渦電流の結果として変化するなら
ば、冷却温度も変化し、この影響は熱を冷却機に伝える
ために必要なシールド金属内の余分の温度差の外に存在
′するものである。一つの可能性は、常時十分な低温に
駆動可能なシールドを提供することであり、その場合に
は、「残留抵抗領域」におけるシールドの抵抗は温度に
かかわらずほぼ一定となる。然しなから、このためには
過大な電力とコストを伴う冷却機が必要となり、所要温
度範囲は、材質の純度と種類によって変化することにな
ろう。
[課題を解決するための手段] 〔作用〕本発明を一面
から見ると、界磁生成装置は、界磁生成器と、同界磁生
成器を包囲する少なくとも一つの熱シールドを備える冷
却装置とを備え、更に上記熱シールドを選択的に加熱す
ることによって熱シールド温度をほぼ基準温度に維持す
るための加熱手段を備える点に特徴をもっている。
から見ると、界磁生成装置は、界磁生成器と、同界磁生
成器を包囲する少なくとも一つの熱シールドを備える冷
却装置とを備え、更に上記熱シールドを選択的に加熱す
ることによって熱シールド温度をほぼ基準温度に維持す
るための加熱手段を備える点に特徴をもっている。
本発明を第2の面から見ると、界磁生成器と、同界磁生
成器を包囲する少なくとも一つの熱シールドを有する冷
却装置と、熱シールドを選択的に加熱する加熱手段とよ
り成る界磁生成装置の運転方法が、上記加熱手段を選択
的に付勢して熱シールド温度をほぼ基準温度に維持する
ことに特徴をもっている。
成器を包囲する少なくとも一つの熱シールドを有する冷
却装置と、熱シールドを選択的に加熱する加熱手段とよ
り成る界磁生成装置の運転方法が、上記加熱手段を選択
的に付勢して熱シールド温度をほぼ基準温度に維持する
ことに特徴をもっている。
(発明の効果)
本発明は上記加熱手段が、例えば、−個もしくはそれ以
上のヒータの形をしており、冷却機のみを使用すること
によって惹き起こされる渦電流の問題を処理することが
できるという利点を備えている。
上のヒータの形をしており、冷却機のみを使用すること
によって惹き起こされる渦電流の問題を処理することが
できるという利点を備えている。
通常、上記装置が少なくとも一個の勾配コイルを備えて
いる場合には、勾配コイルが付勢されない時、加熱手段
はより付勢され(より多くのヒート電力を運び〉、勾配
コイルが付勢されると、より少なく付勢される(より少
ないヒート電力を運ふ)ことになろう。
いる場合には、勾配コイルが付勢されない時、加熱手段
はより付勢され(より多くのヒート電力を運び〉、勾配
コイルが付勢されると、より少なく付勢される(より少
ないヒート電力を運ふ)ことになろう。
本発明は上記種類の広範囲の界磁生成装置(殊に超伝導
装置)に適用可能であるが、冷却装置においてとりわけ
有効であり、また熱シールドが一個しかない装置の場合
に更に重要なものとなる。
装置)に適用可能であるが、冷却装置においてとりわけ
有効であり、また熱シールドが一個しかない装置の場合
に更に重要なものとなる。
これは、アルミニウムや銅の如き典型的なシールド材料
の輻射率が低く、伝熱度が高く、装置の低温部分に対す
る熱人力を少なくできるからである。
の輻射率が低く、伝熱度が高く、装置の低温部分に対す
る熱人力を少なくできるからである。
この要求条件のために、それは温度と共に電気抵抗は大
きく変化することになろう。かくして、材料の純度が高
ければ高い程、それだけ熱的性能は良くなるが抵抗変化
はそれだけ大きくなる。シールドの重さを大きくして一
日の変化を少なくすることも可能であろうが、このこと
は厚いシールドが必要になりスペースをとり装置の重さ
が大きくなるという代償を払わなければならないことを
賞味する。
きく変化することになろう。かくして、材料の純度が高
ければ高い程、それだけ熱的性能は良くなるが抵抗変化
はそれだけ大きくなる。シールドの重さを大きくして一
日の変化を少なくすることも可能であろうが、このこと
は厚いシールドが必要になりスペースをとり装置の重さ
が大きくなるという代償を払わなければならないことを
賞味する。
同様にして、本発明は外部シールドが液体窒素容器によ
ってのみ冷却されるような磁石装置にも応用できる。何
故ならば、シールドボア温度は、容器内の液体窒素の水
準が下降し、また勾配脈動が駆動されたり停止されたり
するにつれて相当変化するからである。
ってのみ冷却されるような磁石装置にも応用できる。何
故ならば、シールドボア温度は、容器内の液体窒素の水
準が下降し、また勾配脈動が駆動されたり停止されたり
するにつれて相当変化するからである。
本発明によれば、勾配コイルにより惹起される渦電流と
ジュール熱とによる温度の上昇を調節することにより、
かかる発熱を抑圧しようと試みるよりも、MRI装置に
おける優れた映像を得ることが可能になる。
ジュール熱とによる温度の上昇を調節することにより、
かかる発熱を抑圧しようと試みるよりも、MRI装置に
おける優れた映像を得ることが可能になる。
かくして、−例によれば、冷却外部シールドボアの温度
はほぼ60にであるのに対して、その温度は、脈動勾配
が付勢された時、はぼ70Kにまで上昇することになろ
う。それ故、加熱手段を制御することによって70にの
温度を維持し、その温度をほぼ一定にすることができよ
う。
はほぼ60にであるのに対して、その温度は、脈動勾配
が付勢された時、はぼ70Kにまで上昇することになろ
う。それ故、加熱手段を制御することによって70にの
温度を維持し、その温度をほぼ一定にすることができよ
う。
簡単な温度制御装置を使用して、十分な温度制御を行な
い、渦電流熱の補償に役立てることができよう。殊に、
電子制御装置を不用にすることができる。もし、勾配渦
電流により運ばれる平均電力が影像化期間にわたって程
良く一定であれば、補償は、単に、影像化期間中に適当
な電力ヒータをオフにして、影像化期間どうしの間に再
びオンにすることによって遠戚することができよう。こ
のようにすれば、シールドに対する平均電力は一定とな
り、その温度は変化することはないであろう。上記切替
えは手動とすることもできるが、その場合には操作員は
そうすることを攬えていなければならない。あるいは、
何らかの簡単な電子手段、即ち、影像シーケンスを開始
停止する制御装置によって影像プロセスにリンクして、
ヒータをオンオフするために使用することもできよう。
い、渦電流熱の補償に役立てることができよう。殊に、
電子制御装置を不用にすることができる。もし、勾配渦
電流により運ばれる平均電力が影像化期間にわたって程
良く一定であれば、補償は、単に、影像化期間中に適当
な電力ヒータをオフにして、影像化期間どうしの間に再
びオンにすることによって遠戚することができよう。こ
のようにすれば、シールドに対する平均電力は一定とな
り、その温度は変化することはないであろう。上記切替
えは手動とすることもできるが、その場合には操作員は
そうすることを攬えていなければならない。あるいは、
何らかの簡単な電子手段、即ち、影像シーケンスを開始
停止する制御装置によって影像プロセスにリンクして、
ヒータをオンオフするために使用することもできよう。
さて、本発明による超伝導磁石の一例を磁石組成体の長
手方向断面図である添附図面について解説する。
手方向断面図である添附図面について解説する。
図面中に示す磁石組成体は、巻型2上に取付けられた一
連の数組の電気巻線コイル1により構成された超伝導磁
石より戒っている。上記巻型2は容器3を含む液体ヘリ
ウムの壁を形成している。
連の数組の電気巻線コイル1により構成された超伝導磁
石より戒っている。上記巻型2は容器3を含む液体ヘリ
ウムの壁を形成している。
上記容器3は、ヘリウム容器を包囲する内部熱シ−ルド
5と、同内部シールド5を包囲する外部熱シールド6と
を備える低温槽4の一部を構成している。外部シールド
6は、液体窒素容器7を支持している。低温槽の熱遮へ
い効果を向上させるために、冷却機8が液体窒素容器7
と内部シールド5と結合して設けられている。
5と、同内部シールド5を包囲する外部熱シールド6と
を備える低温槽4の一部を構成している。外部シールド
6は、液体窒素容器7を支持している。低温槽の熱遮へ
い効果を向上させるために、冷却機8が液体窒素容器7
と内部シールド5と結合して設けられている。
ヘリウム容器3と内部シールド5、内部シールド5と外
部シールド6、および外部シールド6と外部壁10の間
の接続空間に排気領域9が形成されている。
部シールド6、および外部シールド6と外部壁10の間
の接続空間に排気領域9が形成されている。
各種シールドと壁は磁石ボアの軸11と同心円状になっ
ている。
ている。
ボア内には円筒形の勾配コイル巻型12が取付けられて
いる。判り易くするために、勾配コイルは図面より省略
しである。
いる。判り易くするために、勾配コイルは図面より省略
しである。
あるMRI実験では、検査さるべき物体は主コイルを付
勢して磁石のボア内に位置決めされた後、勾配コイルを
順次脈動させ、rf信号を検出する。
勢して磁石のボア内に位置決めされた後、勾配コイルを
順次脈動させ、rf信号を検出する。
先に説明したように、勾配コイルから脈動すると、低温
槽壁内の、例えば内部シールドと外部シールド5.6に
渦電流が発生し、その結果、シールド内の温度が上昇す
る。そのため、磁石内部の勾配コイルを脈動させるとシ
ールドの温度が初期の最小Ill温度から上昇し、長期
平均値の周囲を変動することになる。上記温度は、勾配
が数日の期間静止している場合にしか最小限値に逆降下
することはないであろう。
槽壁内の、例えば内部シールドと外部シールド5.6に
渦電流が発生し、その結果、シールド内の温度が上昇す
る。そのため、磁石内部の勾配コイルを脈動させるとシ
ールドの温度が初期の最小Ill温度から上昇し、長期
平均値の周囲を変動することになる。上記温度は、勾配
が数日の期間静止している場合にしか最小限値に逆降下
することはないであろう。
渦電流の変化の問題点を軽減するために、−例では、−
組のヒータ13が、内部シールド5に面するシールド6
の側の外部シールド6上に取付けられる。更に、温度計
14を外部シールド6へ取付けることによってその温度
を監視するようにする。ヒータ13と温度計14はマイ
クロプロセッサを組込んだ温度制御装置15へ接続する
。そのための適当な温度計は、メジャーメントゲループ
社、微測定部門(米国ノースカロライナ州、ラレイ市)
製のCLTS (DCZ 0042)形温度センサであ
る。
組のヒータ13が、内部シールド5に面するシールド6
の側の外部シールド6上に取付けられる。更に、温度計
14を外部シールド6へ取付けることによってその温度
を監視するようにする。ヒータ13と温度計14はマイ
クロプロセッサを組込んだ温度制御装置15へ接続する
。そのための適当な温度計は、メジャーメントゲループ
社、微測定部門(米国ノースカロライナ州、ラレイ市)
製のCLTS (DCZ 0042)形温度センサであ
る。
他のセンサは、小型トランジスタのベース・エミッタ接
合をベースにすることができよう。上記接合(事実上、
半導体ダイオードに他ならない)の順方向電圧/1iJ
i特性はその温度に依存する結果、ダイオードを流れる
一定電流を駆動するに要する電圧は、ダイオードの温度
が低下するに従って増加する。その他多くの形の低温セ
ンサが市販されており、それらもシールド温度を測定す
るに十分であろう。理想的にいえば、それらは密な定常
界磁に対して不感応であることが望ましく、(但し、こ
のことは、界磁はシステム運転中はほぼ一定であるから
絶対的な必要条件ではない。)、非誘導界磁の変化に感
応せず、シールド温度の変化速度に比べて温度の変化に
程良く迅速に反応し、非常に大きな寸法であってはなら
ない。多くの市販センサはこれらの要件を充たすはずで
ある。
合をベースにすることができよう。上記接合(事実上、
半導体ダイオードに他ならない)の順方向電圧/1iJ
i特性はその温度に依存する結果、ダイオードを流れる
一定電流を駆動するに要する電圧は、ダイオードの温度
が低下するに従って増加する。その他多くの形の低温セ
ンサが市販されており、それらもシールド温度を測定す
るに十分であろう。理想的にいえば、それらは密な定常
界磁に対して不感応であることが望ましく、(但し、こ
のことは、界磁はシステム運転中はほぼ一定であるから
絶対的な必要条件ではない。)、非誘導界磁の変化に感
応せず、シールド温度の変化速度に比べて温度の変化に
程良く迅速に反応し、非常に大きな寸法であってはなら
ない。多くの市販センサはこれらの要件を充たすはずで
ある。
温度針はシールドに取付けることによって、センサとシ
ールド間に殆んど温度差がないようにする必要がある。
ールド間に殆んど温度差がないようにする必要がある。
このためにはセンサとその配線を注意深く装備し、計測
装置により装置内で消費される電力が小さくなるように
する必要がある。
装置により装置内で消費される電力が小さくなるように
する必要がある。
適当なヒータは、RSコンポーネント社、ダブストン・
ミル・インダストリアルニステート(ソールトリー、ハ
ーミンガム、B818Q)より入手可能な45オーム、
25ワット巻線(157572形)である。かかる抵抗
器はシリコン化合物により包囲され、表面にボルト締め
するためのラグを2個備えた陽極処理アルミケース内に
格納された巻線素子を備えている。全体として、ヒータ
は低温抵抗性の加熱素子で、シールドの金属に熱的に密
接にリンク可能である一方、電気絶縁性を維持し、相当
な界磁を発生しないもの(非誘導性)であればどんな形
式のものでもよい。伝熱化合物(真空グリースが低温槽
業界では周知である。)をヒータのベースと加熱面間に
使用して熱接触を良くすることが可能であるが、真空グ
リース以外の他の化合物も他の形式のヒータ同様、好適
であるかもしれない。
ミル・インダストリアルニステート(ソールトリー、ハ
ーミンガム、B818Q)より入手可能な45オーム、
25ワット巻線(157572形)である。かかる抵抗
器はシリコン化合物により包囲され、表面にボルト締め
するためのラグを2個備えた陽極処理アルミケース内に
格納された巻線素子を備えている。全体として、ヒータ
は低温抵抗性の加熱素子で、シールドの金属に熱的に密
接にリンク可能である一方、電気絶縁性を維持し、相当
な界磁を発生しないもの(非誘導性)であればどんな形
式のものでもよい。伝熱化合物(真空グリースが低温槽
業界では周知である。)をヒータのベースと加熱面間に
使用して熱接触を良くすることが可能であるが、真空グ
リース以外の他の化合物も他の形式のヒータ同様、好適
であるかもしれない。
温度制御装置15は、温度計14により検出される外部
シールド6の温度を監視し、その監視温度を初期の基準
温度と比較し、その差(誤差)を増幅して、誤差信号を
使用してヒータに運ばれる電力を変化させることによっ
て誤差信号を小さくしてヒータ13の付勢を選択的に制
御し、外部シールド6を基準温度、例えば70Kに維持
する。
シールド6の温度を監視し、その監視温度を初期の基準
温度と比較し、その差(誤差)を増幅して、誤差信号を
使用してヒータに運ばれる電力を変化させることによっ
て誤差信号を小さくしてヒータ13の付勢を選択的に制
御し、外部シールド6を基準温度、例えば70Kに維持
する。
影像に悪影響を及ぼさないようにヒータは非誘導形でな
ければならない点に注意されたい。かくして、ヒータの
電力は勾配コイルがオフになった時に増大し、温度は基
準温度に維持することが可能になる。その後、勾配コイ
ルが再度オンになると、ヒータ電力は低下し、シールド
は再び基準温度にとどまることになろう。
ければならない点に注意されたい。かくして、ヒータの
電力は勾配コイルがオフになった時に増大し、温度は基
準温度に維持することが可能になる。その後、勾配コイ
ルが再度オンになると、ヒータ電力は低下し、シールド
は再び基準温度にとどまることになろう。
温度側m装置の特殊例としてはITC4があり、一連の
種々のタイプの市販温度センサを使用することができ、
1枚のメモリチップ内にストアされたデータを含み、こ
れらのセンサによって自動的に線形化(生の測定値から
温度への変換)するようになっている。また、そのマイ
クロプロセッサは、操作員の特定の温度センサ用にデー
タを線形化することによって外部でプログラミングする
ことも可能である。上記ITC4はオックスフォード・
インストルメント社より市販されている。
種々のタイプの市販温度センサを使用することができ、
1枚のメモリチップ内にストアされたデータを含み、こ
れらのセンサによって自動的に線形化(生の測定値から
温度への変換)するようになっている。また、そのマイ
クロプロセッサは、操作員の特定の温度センサ用にデー
タを線形化することによって外部でプログラミングする
ことも可能である。上記ITC4はオックスフォード・
インストルメント社より市販されている。
ITC4はヒータを制御する出力ヒータ制御回路(図示
せず)に対して以下の信号を提供する点で“3項制御装
置”である。即ち、 1、操作員により選択された利得、又は増幅度を乗じた
比例信号、即ち誤差信号、 2、操作員により選択された時定数による誤差信号の時
間積分値、 3、操作員により選択された時定数による誤差信号の微
分値、即ち変化率。
せず)に対して以下の信号を提供する点で“3項制御装
置”である。即ち、 1、操作員により選択された利得、又は増幅度を乗じた
比例信号、即ち誤差信号、 2、操作員により選択された時定数による誤差信号の時
間積分値、 3、操作員により選択された時定数による誤差信号の微
分値、即ち変化率。
最良の応答、即ち外炎後に設定された温度に最も迅速に
復帰できるようにするために、利得の大きさ、および積
分微分時定数は、制御中の特定システムに適合するよう
に操作員によって選ばれる。
復帰できるようにするために、利得の大きさ、および積
分微分時定数は、制御中の特定システムに適合するよう
に操作員によって選ばれる。
ヒータ13の構成が温度制御を適当にするために望まし
いが、ヒータに利用可能なスペースが限られているとい
う点に問題がある。図面にはより実際的な槽底も図解さ
れている。本構成によれば、ヒータ13′は外部シール
ド6の軸方向端に取付けられる一方、温度計14′は外
部シールド6の径方向内側壁の一端に取付けられる。−
船釣にいってこの方が組立てやすく、温度計14′の位
置は、ボアの加熱に対する応答とヒータ電力の変化に対
する応答との間の妥当点となっている。
いが、ヒータに利用可能なスペースが限られているとい
う点に問題がある。図面にはより実際的な槽底も図解さ
れている。本構成によれば、ヒータ13′は外部シール
ド6の軸方向端に取付けられる一方、温度計14′は外
部シールド6の径方向内側壁の一端に取付けられる。−
船釣にいってこの方が組立てやすく、温度計14′の位
置は、ボアの加熱に対する応答とヒータ電力の変化に対
する応答との間の妥当点となっている。
通常の場合、ヒータは、それぞれ40ワツトを運ふこと
の可能な電気コイルより槽底されることになろう。
の可能な電気コイルより槽底されることになろう。
第1図は本発明による界磁生成装置の長手方向断面図で
ある。 ■・・・・・・コイル 2・・・・・・巻型 3・
・・・・・容器5・・・・・・内部熱シールド 6・・
・・・・内部熱シールド13・・・・・・ヒータ 1
4・・・・・・温度計15・・・・・・温度制御装置 手 続 補 正 書(方式) %式% 1、事件の表示 平底2年特許1ljl第240217号2、発明の名称 界 磁 生 戒 装 置 3、補正をする者 事件との関係
ある。 ■・・・・・・コイル 2・・・・・・巻型 3・
・・・・・容器5・・・・・・内部熱シールド 6・・
・・・・内部熱シールド13・・・・・・ヒータ 1
4・・・・・・温度計15・・・・・・温度制御装置 手 続 補 正 書(方式) %式% 1、事件の表示 平底2年特許1ljl第240217号2、発明の名称 界 磁 生 戒 装 置 3、補正をする者 事件との関係
Claims (8)
- 1.界磁生成器(1)と、同界磁生成器を包囲する少な
くとも一つの熱シールド(6)を有する冷却装置(4)
とを備えた界磁生成装置において、同装置が、更に、上
記熱シールドを選択的に加熱することによって熱シール
ド温度をほぼ基準温度に維持するようになった加熱手段
(13)を備える前記装置。 - 2.更に、熱シールド温度を監視するための温度モニタ
(14、15)を備える請求項1の装置。 - 3.上記温度モニタが、熱シールドの温度を検知する温
度検出器(14)と、その検出された温度を基準値と比
較する比較手段(15)と、加熱手段(13)を制御し
て検出温度をほぼ基準温度に維持するようにする制御手
段(15)とを備える請求項2の装置。 - 4.上記比較手段と制御手段が適当にプログラミングさ
れたマイクロプロセッサ(15)を内蔵する請求項3の
装置。 - 5.界磁生成器(1)と、同界磁生成器を包囲する少な
くとも一つの熱シールド(6)を有する冷却装置(4)
と、上記熱シールドを選択的に加熱する加熱手段(13
)より成る界磁生成装置の運転方法において、上記加熱
手段を選択的に付勢して熱シールド温度をほぼ基準温度
に維持する前記方法。 - 6.更に、熱シールド温度を監視し、その監視温度が基
準温度と異なる時に加熱手段を選択的に付勢する請求項
5の方法。 - 7.界磁生成器が包囲界磁生成手段を備える核磁気共鳴
装置を運転する請求項5又は6の方法。 - 8.請求項5に従い、勾配界磁生成手段が消勢した時に
加熱手段が付勢し、勾配界磁生成手段が付勢した時に加
熱手段が消勢する請求項7の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB898920345A GB8920345D0 (en) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | Magnetic field generating system |
| GB8920345.9 | 1989-09-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03261112A true JPH03261112A (ja) | 1991-11-21 |
Family
ID=10662759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2240217A Pending JPH03261112A (ja) | 1989-09-08 | 1990-09-10 | 界磁生成装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5101638A (ja) |
| EP (1) | EP0416959B1 (ja) |
| JP (1) | JPH03261112A (ja) |
| AT (1) | ATE109589T1 (ja) |
| DE (1) | DE69011249T2 (ja) |
| GB (1) | GB8920345D0 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05190428A (ja) * | 1992-01-13 | 1993-07-30 | Fujitsu Ltd | 荷電粒子ビーム露光方法および装置 |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5225782A (en) * | 1991-09-13 | 1993-07-06 | General Electric Company | Eddy current free MRI magnet with integrated gradient coils |
| GB2276228B (en) * | 1993-03-18 | 1996-10-30 | Elscint Ltd | Cryogenic superconducting magnet system for use in magnetic resonance apparatus, and controlling the temperature of a heat shield therein |
| GB2291970A (en) * | 1994-07-28 | 1996-02-07 | Oxford Magnet Tech | Double wall thermal shield for MRI magnet |
| US5818097A (en) | 1995-01-05 | 1998-10-06 | Superconductor Technologies, Inc. | Temperature controlling cryogenic package system |
| US5659629A (en) * | 1995-04-07 | 1997-08-19 | General Electric Company | Visualization of a multi-dimensional data set acquired with a surface receive coil |
| US5694775A (en) * | 1995-09-28 | 1997-12-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetic resonance diagnostic apparatus |
| TW460635B (en) * | 1997-05-30 | 2001-10-21 | Toshiba Corp | Superconducting magnet apparatus |
| US5857342A (en) * | 1998-02-10 | 1999-01-12 | Superconductor Technologies, Inc. | Temperature controlling cryogenic package system |
| GB2355798B (en) * | 1999-10-26 | 2004-05-19 | Oxford Magnet Tech | Improved magnetic coil former |
| US6879852B1 (en) * | 2000-07-10 | 2005-04-12 | Otward M. Mueller | Low-cost magnetic resonance imaging (MRI) Cryo-system |
| US7706856B2 (en) * | 2002-09-27 | 2010-04-27 | General Electric Company | System and method for predictive thermal output control of a medical device |
| US6783059B2 (en) * | 2002-12-23 | 2004-08-31 | General Electric Company | Conduction cooled passively-shielded MRI magnet |
| US6788060B1 (en) * | 2003-05-28 | 2004-09-07 | Ge Medical Systems Global Technology Co., Inc. | Imaging system with homogeneous magnetic field |
| DE102006012506A1 (de) | 2006-03-18 | 2007-09-20 | Bruker Biospin Gmbh | Kryostat mit einem Magnetspulensystem, das eine LTS- und eine beheizbare HTS-Sektion umfasst |
| US7602185B2 (en) * | 2007-07-12 | 2009-10-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetic resonance imaging apparatus and magnetic resonance imaging method |
| US7962019B2 (en) * | 2007-11-09 | 2011-06-14 | General Electric Company | System, method and apparatus for controlling drift of a main magnetic field in an MRI system |
| US8461841B2 (en) * | 2009-08-30 | 2013-06-11 | Aspect Imaging Ltd. | Means and method for thermoregulating magnets within magnetic resonance devices |
| CN106322100B (zh) * | 2015-07-01 | 2019-10-18 | 张家港中集圣达因低温装备有限公司 | 用于装载低温介质的球罐 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5879465A (ja) * | 1981-10-31 | 1983-05-13 | Hitachi Ltd | 超電導回転子の冷媒給排装置 |
| DE3460231D1 (en) * | 1983-02-09 | 1986-07-24 | Bruker Analytische Messtechnik | Cooling device for a low temperature magnetic system |
| DE3689337T2 (de) * | 1985-01-17 | 1994-06-23 | Mitsubishi Electric Corp | Kryogenisches Gefäss für einen supraleitenden Apparat. |
| US4689970A (en) * | 1985-06-29 | 1987-09-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Cryogenic apparatus |
| US4660013A (en) * | 1985-09-23 | 1987-04-21 | General Electric Company | Compact whole body resistive magnetic resonance imaging magnet |
| JPS62165307A (ja) * | 1986-01-16 | 1987-07-21 | Fuji Electric Co Ltd | 液冷式均一磁場コイル |
| JPH0629635Y2 (ja) * | 1986-09-09 | 1994-08-10 | 古河電気工業株式会社 | 低温保持装置 |
| DE3738153A1 (de) * | 1986-11-11 | 1988-05-26 | Toshiba Kawasaki Kk | Verfahren und vorrichtung zum steuern einer magnetfelderzeugungseinheit bei einem magnetresonanz-abbildungsgeraet |
| JP2590914B2 (ja) * | 1987-08-20 | 1997-03-19 | 日本電気株式会社 | 歪発生回路 |
| US4782671A (en) * | 1987-09-28 | 1988-11-08 | General Atomics | Cooling apparatus for MRI magnet system and method of use |
| US4881035A (en) * | 1987-11-24 | 1989-11-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Magnetic structural arrangement of an installation for nuclear magnetic resonance tomography with superconducting background field coils and normal-conducting gradient coils |
| CH675791A5 (ja) * | 1988-02-12 | 1990-10-31 | Sulzer Ag | |
| JPH0687447B2 (ja) * | 1988-07-27 | 1994-11-02 | 三菱電機株式会社 | 超電導マグネツト装置 |
| US4986078A (en) * | 1989-08-17 | 1991-01-22 | General Electric Company | Refrigerated MR magnet support system |
-
1989
- 1989-09-08 GB GB898920345A patent/GB8920345D0/en active Pending
-
1990
- 1990-09-10 DE DE69011249T patent/DE69011249T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-09-10 AT AT90309878T patent/ATE109589T1/de not_active IP Right Cessation
- 1990-09-10 JP JP2240217A patent/JPH03261112A/ja active Pending
- 1990-09-10 US US07/579,685 patent/US5101638A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-10 EP EP90309878A patent/EP0416959B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05190428A (ja) * | 1992-01-13 | 1993-07-30 | Fujitsu Ltd | 荷電粒子ビーム露光方法および装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69011249D1 (de) | 1994-09-08 |
| US5101638A (en) | 1992-04-07 |
| GB8920345D0 (en) | 1989-10-25 |
| ATE109589T1 (de) | 1994-08-15 |
| DE69011249T2 (de) | 1995-03-23 |
| EP0416959A1 (en) | 1991-03-13 |
| EP0416959B1 (en) | 1994-08-03 |
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