JPH0561762B2 - - Google Patents
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- JPH0561762B2 JPH0561762B2 JP1172062A JP17206289A JPH0561762B2 JP H0561762 B2 JPH0561762 B2 JP H0561762B2 JP 1172062 A JP1172062 A JP 1172062A JP 17206289 A JP17206289 A JP 17206289A JP H0561762 B2 JPH0561762 B2 JP H0561762B2
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
- G01R33/381—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using electromagnets
- G01R33/3815—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using electromagnets with superconducting coils, e.g. power supply therefor
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
この発明は磁気共鳴診断装置に使われる一様な
磁界を発生するのに用いられる超導電磁石
(superconducting magnet)に関する。
磁界を発生するのに用いられる超導電磁石
(superconducting magnet)に関する。
現在の超導電磁気共鳴用磁石は、その動作に、
液体ヘリウムか、又は液体ヘリウムと液体窒素の
何れかの極低温剤を必要とする。超導電磁石で液
体ヘリウムが使われるのは、冷却の為だけでな
く、磁石の巻線を動きによつて誘起される不安定
性に対して安定化する為でもある。極低温剤が磁
石の動作中に蒸発して失われ、従つて極低温剤の
周期的な送出し及び極低温剤の追加を必要として
おり、それに伴つて極低温剤の安全上の危険が生
ずる。更に、極低温剤を使うと、極低温剤収容容
器は、磁石のクエンチ又は極低温剤収容容器を取
巻く容器内の真空が失われた結果としての圧力サ
ージに耐える様に圧力容器法規に従つて作らなけ
ればならないので、極低温槽の構造が複雑にな
る。重量のある極低温槽収容容器は、極低温収容
容器を真空容器内に位置ぎめし、しかも真空容器
を取巻く周囲温度から収容容器への熱伝導及び放
射を最小限に抑える為に複雑な支持体及び遮蔽体
を必要とする。
液体ヘリウムか、又は液体ヘリウムと液体窒素の
何れかの極低温剤を必要とする。超導電磁石で液
体ヘリウムが使われるのは、冷却の為だけでな
く、磁石の巻線を動きによつて誘起される不安定
性に対して安定化する為でもある。極低温剤が磁
石の動作中に蒸発して失われ、従つて極低温剤の
周期的な送出し及び極低温剤の追加を必要として
おり、それに伴つて極低温剤の安全上の危険が生
ずる。更に、極低温剤を使うと、極低温剤収容容
器は、磁石のクエンチ又は極低温剤収容容器を取
巻く容器内の真空が失われた結果としての圧力サ
ージに耐える様に圧力容器法規に従つて作らなけ
ればならないので、極低温槽の構造が複雑にな
る。重量のある極低温槽収容容器は、極低温収容
容器を真空容器内に位置ぎめし、しかも真空容器
を取巻く周囲温度から収容容器への熱伝導及び放
射を最小限に抑える為に複雑な支持体及び遮蔽体
を必要とする。
極低温槽収容容器を取巻く真空容器へのヘリウ
ムの漏れが、大抵の超導電磁石に於ける普通の故
障原因である。真空容器に漏れるヘリウム・ガス
が、真空容器を取巻く周囲温度から超導電コイル
を収容した極低温剤収容容器への良好な熱伝導を
招く。
ムの漏れが、大抵の超導電磁石に於ける普通の故
障原因である。真空容器に漏れるヘリウム・ガス
が、真空容器を取巻く周囲温度から超導電コイル
を収容した極低温剤収容容器への良好な熱伝導を
招く。
極低温剤、特にヘリウムのコストが高くなり
つゝあり、経済的に回収可能な供給源が限られて
いる。世界のいろいろな地方で、ヘリウムを入手
出来ない所も多く、従つて、ニオブ・チタン
(NbTi)の超導電体に基づく磁気共鳴作像(イ
メージング)装置を運転することが出来ない。
つゝあり、経済的に回収可能な供給源が限られて
いる。世界のいろいろな地方で、ヘリウムを入手
出来ない所も多く、従つて、ニオブ・チタン
(NbTi)の超導電体に基づく磁気共鳴作像(イ
メージング)装置を運転することが出来ない。
医者の診療所及び遠隔の地域では、手足の末
端、***X線造影撮影法、側頭骨関節及び小さな
器官の医療診断に、特殊用磁気共鳴作像装置に対
する広い需要がある。
端、***X線造影撮影法、側頭骨関節及び小さな
器官の医療診断に、特殊用磁気共鳴作像装置に対
する広い需要がある。
この発明の目的は、消耗性極低温剤を使う必要
のない磁気共鳴作像用超導電磁石を提供すること
である。
のない磁気共鳴作像用超導電磁石を提供すること
である。
この発明の別の目的は、現在利用し得る同じ磁
界強度の磁石に較べて、寸法、コスト及び重量が
減少し、且つ信頼性が高くなつた磁気共鳴作像用
超導電磁石を提供することである。
界強度の磁石に較べて、寸法、コスト及び重量が
減少し、且つ信頼性が高くなつた磁気共鳴作像用
超導電磁石を提供することである。
この発明の別の目的は、ヘリウム容器又は窒素
によつて冷却された熱遮蔽体を必要としない磁気
共鳴作像用超導電磁石を提供することである。
によつて冷却された熱遮蔽体を必要としない磁気
共鳴作像用超導電磁石を提供することである。
この発明の別の目的は、現在利用し得る同じ磁
界を持つ超導電磁石に較べて、円筒形超導電巻線
の直径が一層小さく、こうして必要とする超導電
体の分量が減らすと共に、クエンチで散逸しなけ
ればならない磁石の蓄積エネルギを減少する磁気
共鳴作像用超導電磁石を提供することである。
界を持つ超導電磁石に較べて、円筒形超導電巻線
の直径が一層小さく、こうして必要とする超導電
体の分量が減らすと共に、クエンチで散逸しなけ
ればならない磁石の蓄積エネルギを減少する磁気
共鳴作像用超導電磁石を提供することである。
この発明の別の目的は、患者の視野が広く開放
していて、閉所恐怖症が深刻にならない様な磁気
共鳴作像用超導電磁石を提供することである。
していて、閉所恐怖症が深刻にならない様な磁気
共鳴作像用超導電磁石を提供することである。
発明の要約
この発明の一面では、消耗性極低温剤を必要と
しないか或いは極低温剤の液体又は蒸気による超
導電コイルの冷却を必要としない磁気共鳴作像用
超導電磁石が、超導電線の樹脂含浸コイルを備え
ている。樹脂よりも熱伝導度の高い熱伝導手段
が、含浸コイルの少なくとも1つの面の長さに沿
つて、含浸コイルと接触している。熱放射遮蔽体
が含浸コイル及び熱伝導手段から隔たつていて、
それを取巻いている。真空にひくことが出来るハ
ウジングが遮蔽体から隔たつていて、それを取巻
いている。ハウジングが遮蔽体、熱伝導手段及び
含浸コイルを支持する。多段形極低温冷却器がハ
ウジング内に取付けられ、極低温冷却器の1段が
熱放射遮蔽体に熱結合され、この遮蔽体に結合さ
れた段よりも一層低い温度を達成することが出来
る別の段が熱伝導手段に結合されていて、この為
コイルを極低温剤の液体又は蒸気の中に浸漬する
ことなく、真空内で超導電動作を行うことができ
る。
しないか或いは極低温剤の液体又は蒸気による超
導電コイルの冷却を必要としない磁気共鳴作像用
超導電磁石が、超導電線の樹脂含浸コイルを備え
ている。樹脂よりも熱伝導度の高い熱伝導手段
が、含浸コイルの少なくとも1つの面の長さに沿
つて、含浸コイルと接触している。熱放射遮蔽体
が含浸コイル及び熱伝導手段から隔たつていて、
それを取巻いている。真空にひくことが出来るハ
ウジングが遮蔽体から隔たつていて、それを取巻
いている。ハウジングが遮蔽体、熱伝導手段及び
含浸コイルを支持する。多段形極低温冷却器がハ
ウジング内に取付けられ、極低温冷却器の1段が
熱放射遮蔽体に熱結合され、この遮蔽体に結合さ
れた段よりも一層低い温度を達成することが出来
る別の段が熱伝導手段に結合されていて、この為
コイルを極低温剤の液体又は蒸気の中に浸漬する
ことなく、真空内で超導電動作を行うことができ
る。
この発明の要旨は特許請求の範囲に具体的に且
つ明確に記載してあるが、この発明の構成、作用
及びその他の目的並びに利点は、以下図面につい
て説明する所から最もよく理解されよう。
つ明確に記載してあるが、この発明の構成、作用
及びその他の目的並びに利点は、以下図面につい
て説明する所から最もよく理解されよう。
発明の詳しい説明
図面全体にわたり、同様な部分には同じ参照数
字を用いているが、極低温剤を持たない超導電磁
石の幾つかの実施例が示されている。磁石は高温
超導電体、即ち、実施例ではニオブ錫(Nb3Sn)
を使つて動作する様に設計されている。磁石は、
ギフオード・マクマホン(Gifford McMahon)
サイクルに基づく信頼性の高い段形極低温冷却器
によつて直接的に冷却される。1.5Tまでの磁界
で動作する円筒形の磁石では、磁石の形状は、超
導電体内のピーク磁束密度が出来るだけ低くなる
様に構成されている。この条件は、9〓又はそれ
以上の高温に於けるNb3Sn超導電体の本質的な磁
界対電流能力によつて要求されるものである。
4Tよりずつと高いピーク磁界は、10〓に於ける
かなり高い電流密度によつて対処することが出来
ない。巻線のピーク磁界を下げる為、硝子繊維の
絶縁物を一層多く使うことにより、又はクエンチ
の伝搬及び巻線のフープ強度を改善する為に安定
材のストランドを一緒に巻くことによつて、巻線
の電流密度を下げなければならない。長くて細い
コイル・モジユールは短くて太いものよりも、ピ
ーク磁界が低いから、巻線を軸方向に広げて、第
1図及び第10図の実施例に示すように長くて細
いソレノイドの形にする。
字を用いているが、極低温剤を持たない超導電磁
石の幾つかの実施例が示されている。磁石は高温
超導電体、即ち、実施例ではニオブ錫(Nb3Sn)
を使つて動作する様に設計されている。磁石は、
ギフオード・マクマホン(Gifford McMahon)
サイクルに基づく信頼性の高い段形極低温冷却器
によつて直接的に冷却される。1.5Tまでの磁界
で動作する円筒形の磁石では、磁石の形状は、超
導電体内のピーク磁束密度が出来るだけ低くなる
様に構成されている。この条件は、9〓又はそれ
以上の高温に於けるNb3Sn超導電体の本質的な磁
界対電流能力によつて要求されるものである。
4Tよりずつと高いピーク磁界は、10〓に於ける
かなり高い電流密度によつて対処することが出来
ない。巻線のピーク磁界を下げる為、硝子繊維の
絶縁物を一層多く使うことにより、又はクエンチ
の伝搬及び巻線のフープ強度を改善する為に安定
材のストランドを一緒に巻くことによつて、巻線
の電流密度を下げなければならない。長くて細い
コイル・モジユールは短くて太いものよりも、ピ
ーク磁界が低いから、巻線を軸方向に広げて、第
1図及び第10図の実施例に示すように長くて細
いソレノイドの形にする。
次に第1図について説明すると、遮蔽された真
空容器またはハウジング15内に一体のエポキシ
含浸巻線13を持つ円筒形の磁気共鳴用磁石11
が示されている。円筒形の繊維で補強した巻型
が、この実施例では硝子繊維の巻型25で構成さ
れているが、その軸方向の中心平面に対して対称
的に配置されたスロツト内に、6つの巻線17,
18,19,20,21,22が巻装されてい
る。第1図、第2図、第3図及び第4図について
説明すると、円筒形の硝子繊維巻型25が、一様
な厚さを持つ殻体として製造され、その後銅のコ
ネクタに対するくりぬきを持つ様に加工される。
このコネクタは軸方向及び円周方向に伸びる部分
31,27を持つている。円周方向部分はコイル
巻型の途中までしか伸びていない。動作中のブス
バー(bus bar)の抵抗値を小さくする為に、ブ
スバーの軸方向部分に設けた溝の中で何本かの超
導電線をはんだ付けすることが出来る。ニオブ錫
超導電体の相互間に超導電性を持つ継目を作るの
は困難である。銅コネクタを使つて6つの巻線を
直列に結合する。銅コネクタが、エポキシを用い
て、硝子繊維巻型25に結合される。銅コネクタ
を所定位置に置いて硝子繊維巻型を再び加工し
て、円周方向に伸びる6つの巻線スロツトを設
け、コネクタの円周方向部分がこのスロツトの両
側に来る様にする。この加工の際、片側はスロツ
トの底、反対側はスロツトの頂部の近くで、円周
方向に伸びる銅コネクタ27に桟部33を加工す
る。銅のマトリクス中のニオブ錫超導電体で構成
された超導電線35及びこの実施例では絶縁銅線
で構成される安定材37のストランドが、スロツ
トの中に一緒に巻装される。Nb3Sn及び銅線が、
スロツトの底にある銅コネクタの桟部にはんだ付
けされて、巻線の始めとし、第4図に示す様に硝
子織布41によつて隔てられた層に分けて巻装さ
れる。超導電線及び安定材は、巻線の層毎にはん
だ付けすることが好ましい。はんだ付けの前に安
定材から絶縁物を取去り、例えばテープを使つて
接続部を再び絶縁する。やはり第4図に示す様
に、コイルを巻装する前に、スロツトの内張りと
してやはり硝子布を使う。スロツト内の巻線が、
スロツトの反対側にある銅コネクタの桟部33に
対するはんだ接続で終端する。
空容器またはハウジング15内に一体のエポキシ
含浸巻線13を持つ円筒形の磁気共鳴用磁石11
が示されている。円筒形の繊維で補強した巻型
が、この実施例では硝子繊維の巻型25で構成さ
れているが、その軸方向の中心平面に対して対称
的に配置されたスロツト内に、6つの巻線17,
18,19,20,21,22が巻装されてい
る。第1図、第2図、第3図及び第4図について
説明すると、円筒形の硝子繊維巻型25が、一様
な厚さを持つ殻体として製造され、その後銅のコ
ネクタに対するくりぬきを持つ様に加工される。
このコネクタは軸方向及び円周方向に伸びる部分
31,27を持つている。円周方向部分はコイル
巻型の途中までしか伸びていない。動作中のブス
バー(bus bar)の抵抗値を小さくする為に、ブ
スバーの軸方向部分に設けた溝の中で何本かの超
導電線をはんだ付けすることが出来る。ニオブ錫
超導電体の相互間に超導電性を持つ継目を作るの
は困難である。銅コネクタを使つて6つの巻線を
直列に結合する。銅コネクタが、エポキシを用い
て、硝子繊維巻型25に結合される。銅コネクタ
を所定位置に置いて硝子繊維巻型を再び加工し
て、円周方向に伸びる6つの巻線スロツトを設
け、コネクタの円周方向部分がこのスロツトの両
側に来る様にする。この加工の際、片側はスロツ
トの底、反対側はスロツトの頂部の近くで、円周
方向に伸びる銅コネクタ27に桟部33を加工す
る。銅のマトリクス中のニオブ錫超導電体で構成
された超導電線35及びこの実施例では絶縁銅線
で構成される安定材37のストランドが、スロツ
トの中に一緒に巻装される。Nb3Sn及び銅線が、
スロツトの底にある銅コネクタの桟部にはんだ付
けされて、巻線の始めとし、第4図に示す様に硝
子織布41によつて隔てられた層に分けて巻装さ
れる。超導電線及び安定材は、巻線の層毎にはん
だ付けすることが好ましい。はんだ付けの前に安
定材から絶縁物を取去り、例えばテープを使つて
接続部を再び絶縁する。やはり第4図に示す様
に、コイルを巻装する前に、スロツトの内張りと
してやはり硝子布を使う。スロツト内の巻線が、
スロツトの反対側にある銅コネクタの桟部33に
対するはんだ接続で終端する。
第4図に示す様に、銅箔43の閉ループが、何
層か毎に、例えば3層又は4層毎に巻線内に分布
している。銅箔は硝子布の絶縁物により、その上
下が巻線の層から隔てられている。箔を部分的に
重ね合せてはんだ付けし、巻線を包む様にして、
導電ループを形成する。ループの一部分を細くし
て、次の層を開始する為に、2本の線がループに
沿つて伸びる様に一緒に巻くことが出来る様にす
る。任意の巻線で使われる銅の閉ループの数が、
利用し得る場所の広さ、必要とするクエンチ保護
及びコストの様な幾つかの因子によつて決定され
る。軸方向に伸びる銅コネクタ31が隣合つた円
周方向の銅コネクタ27を結合する。この様に超
導電体を巻装して終端すると、超導電線を損傷す
る惧れのある様な、各々のコイルの初め又は終り
に於ける尖つたアングル形のターンを設けなくて
済む。絶縁銅線37を超導電線と一緒に巻装する
ことにより、ピーク磁界が制御され、クエンチ伝
搬が改善される。銅コネクタの上方に配置された
充填材45がエポキシによつて銅コネクタに結合
されて、一定半径の外周面を作る。充填材は例え
ばG−10(これは当業者に周知のように連続した
フイラメント状の硝子とエポキシ樹脂結合剤とよ
りなる積層熱硬化性材料である)で構成すること
が出来る。第3図に示す様に、巻装されたコイル
の上にステンレス銅線47を巻付けて、磁石が一
杯の磁界を持つ時、コイルに作用するローレンツ
(Lorenz)力に対する支持作用を強める。
層か毎に、例えば3層又は4層毎に巻線内に分布
している。銅箔は硝子布の絶縁物により、その上
下が巻線の層から隔てられている。箔を部分的に
重ね合せてはんだ付けし、巻線を包む様にして、
導電ループを形成する。ループの一部分を細くし
て、次の層を開始する為に、2本の線がループに
沿つて伸びる様に一緒に巻くことが出来る様にす
る。任意の巻線で使われる銅の閉ループの数が、
利用し得る場所の広さ、必要とするクエンチ保護
及びコストの様な幾つかの因子によつて決定され
る。軸方向に伸びる銅コネクタ31が隣合つた円
周方向の銅コネクタ27を結合する。この様に超
導電体を巻装して終端すると、超導電線を損傷す
る惧れのある様な、各々のコイルの初め又は終り
に於ける尖つたアングル形のターンを設けなくて
済む。絶縁銅線37を超導電線と一緒に巻装する
ことにより、ピーク磁界が制御され、クエンチ伝
搬が改善される。銅コネクタの上方に配置された
充填材45がエポキシによつて銅コネクタに結合
されて、一定半径の外周面を作る。充填材は例え
ばG−10(これは当業者に周知のように連続した
フイラメント状の硝子とエポキシ樹脂結合剤とよ
りなる積層熱硬化性材料である)で構成すること
が出来る。第3図に示す様に、巻装されたコイル
の上にステンレス銅線47を巻付けて、磁石が一
杯の磁界を持つ時、コイルに作用するローレンツ
(Lorenz)力に対する支持作用を強める。
ステンレス鋼の様な熱伝導材料のリング51が
コイル巻型25の両端にボルト締めされる。リン
グは、第4図に示した硝子繊維のコイル巻型にあ
る軸方向のスロツトと整合した円周方向の溝53
を持つている。軸方向のスロツト55がコイル巻
型の長さにわたつて伸び、巻型上の巻線の間にあ
る円周方向スロツト56によつて互いに相互接続
される。銅の様な熱伝導度の高い非磁性材料をコ
イル巻型の外側に巻付けて殻体57を形成する
が、これが第2図及び第3図に示されている。殻
体は、薄板の両端を重ね合せてはんだ付けし、殻
体の縁をステンレス鋼のリング51に固着する為
に熱伝導度の高いエポキシを使つて取付けられ
る。低温に於ける熱伝導度が高い点、並びに硝子
繊維の巻型25と温度による収縮が密接に釣合う
点で、殻体には電解に強いピツチ(ETP)銅を
使うことが好ましい。アルミニウムの殻体を使う
場合、硝子繊維の巻型に結合しようとする面は、
アムケム・プロダクツ・インコーポレーテツト社
の商品名であるアロダイン(商標)1200Sの様な
市場に出ているクロム酸化学変換被覆を用いて、
又は重クロム酸ナトリウム−硫酸方法、又はクロ
ム酸−硫酸方法又はアルコール−燐酸方法又は陽
極酸化の様な同様な方法を用いて処理し、エポキ
シ接着剤に対する結合をよくする。更に結合をよ
くする為に、サンド・プラステイング又はローレ
ツト加工な様な粗面化を用いてもよい。銅の殻体
に対する方面処理の好ましい方法は、コレクチカ
ツト州のエントン・インコーポレーテツト社の商
品名であるエボロール(登録商標)“C”特殊黒
色キユブリツク酸化物被覆を使うことである。別
の方法として、亜硫酸アンモニア方法、塩化第2
鉄方法又は塩化水素酸−塩化第2鉄方法又は重ク
ロム酸ナトリウム−硫酸方法がある。
コイル巻型25の両端にボルト締めされる。リン
グは、第4図に示した硝子繊維のコイル巻型にあ
る軸方向のスロツトと整合した円周方向の溝53
を持つている。軸方向のスロツト55がコイル巻
型の長さにわたつて伸び、巻型上の巻線の間にあ
る円周方向スロツト56によつて互いに相互接続
される。銅の様な熱伝導度の高い非磁性材料をコ
イル巻型の外側に巻付けて殻体57を形成する
が、これが第2図及び第3図に示されている。殻
体は、薄板の両端を重ね合せてはんだ付けし、殻
体の縁をステンレス鋼のリング51に固着する為
に熱伝導度の高いエポキシを使つて取付けられ
る。低温に於ける熱伝導度が高い点、並びに硝子
繊維の巻型25と温度による収縮が密接に釣合う
点で、殻体には電解に強いピツチ(ETP)銅を
使うことが好ましい。アルミニウムの殻体を使う
場合、硝子繊維の巻型に結合しようとする面は、
アムケム・プロダクツ・インコーポレーテツト社
の商品名であるアロダイン(商標)1200Sの様な
市場に出ているクロム酸化学変換被覆を用いて、
又は重クロム酸ナトリウム−硫酸方法、又はクロ
ム酸−硫酸方法又はアルコール−燐酸方法又は陽
極酸化の様な同様な方法を用いて処理し、エポキ
シ接着剤に対する結合をよくする。更に結合をよ
くする為に、サンド・プラステイング又はローレ
ツト加工な様な粗面化を用いてもよい。銅の殻体
に対する方面処理の好ましい方法は、コレクチカ
ツト州のエントン・インコーポレーテツト社の商
品名であるエボロール(登録商標)“C”特殊黒
色キユブリツク酸化物被覆を使うことである。別
の方法として、亜硫酸アンモニア方法、塩化第2
鉄方法又は塩化水素酸−塩化第2鉄方法又は重ク
ロム酸ナトリウム−硫酸方法がある。
コイル巻型の両端で、はんだ付けにより、又は
インジウム圧力継目を使うことにより、ブスバー
61,63が円周方向コネクタ27に結合され
る。ブスバーが絶縁体64上でコイルの中心平面
に向つて伸びる。コイル、コイル巻型、リング及
び殻体の完成した集成体をエポキシで真空含浸す
る。この含浸は、集成体を1端で立てゝ、リング
51の管継手(図面に示してない)を介して下端
にエポキシを導入することによつて行なうことが
出来る。リング51の円周方向の溝53が、巻型
の中の全ての軸方向のスロツト55にエポキシを
分配するのを助ける。別の円周方向のスロツト5
6が、巻線の内部全体にわたり、並びに巻型25
と殻体57の間にエポキシを良好に分配するのを
助ける。含浸の後、磁石集成体は、遮蔽体65に
よつて取囲まれるようにして、真空ハウジング1
5の内側に取付ける。この遮蔽体は銅又はアルミ
ニウムで作ることが出来る。
インジウム圧力継目を使うことにより、ブスバー
61,63が円周方向コネクタ27に結合され
る。ブスバーが絶縁体64上でコイルの中心平面
に向つて伸びる。コイル、コイル巻型、リング及
び殻体の完成した集成体をエポキシで真空含浸す
る。この含浸は、集成体を1端で立てゝ、リング
51の管継手(図面に示してない)を介して下端
にエポキシを導入することによつて行なうことが
出来る。リング51の円周方向の溝53が、巻型
の中の全ての軸方向のスロツト55にエポキシを
分配するのを助ける。別の円周方向のスロツト5
6が、巻線の内部全体にわたり、並びに巻型25
と殻体57の間にエポキシを良好に分配するのを
助ける。含浸の後、磁石集成体は、遮蔽体65に
よつて取囲まれるようにして、真空ハウジング1
5の内側に取付ける。この遮蔽体は銅又はアルミ
ニウムで作ることが出来る。
ブスバーは、コイル相互間の電流を通す他に、
コイル相互間の熱ブリツジとなり、クエンチの際
に発生された熱を樹脂含浸コイルの内部から隣接
するコイルへ運び、クエンチが他のコイルに拡が
る速度を高める。クエンチが層に拡がるのが速け
れば速い程、磁石のエネルギを散逸し得る面積が
一層大きくなる。
コイル相互間の熱ブリツジとなり、クエンチの際
に発生された熱を樹脂含浸コイルの内部から隣接
するコイルへ運び、クエンチが他のコイルに拡が
る速度を高める。クエンチが層に拡がるのが速け
れば速い程、磁石のエネルギを散逸し得る面積が
一層大きくなる。
次に第1図、第5図及び第6図について説明す
ると、コイル巻型25が遮蔽された真空ハウジン
グ15内に、半径方向及び軸方向ケーブル懸架装
置によつて懸架される。半径方向懸架部は、真空
にひくことが出来るハウジングに対してコイル巻
型が半径方向に移動するのを防ぐものであるが、
4本のケーブル67,68,69,70と、対7
3a及び73b,75a及び75b,77a及び
77b,79a及び79bに分けて配置された8
本のケーブル緊張材を有する。ケーブル緊張材が
ハウジング15の外側に固定される。真空にひく
ことが出来るハウジングの各々の端で、2対のケ
ーブル緊張材を用い、各対のケーブル緊張材が、
末端リング51を通る仮想の直径方向の線が真空
にひくことが出来るハウジングから出て来る場所
の両側で、円周方向に隔たる様に配置される。
各々のケーブルは、1端が各対の対応する1つの
ケーブル緊張材に取付けられた後、ハウジングの
開口及び遮蔽体65を通抜けてから、リングの外
面にある夫々1つの溝81の中を、リングに沿つ
て半分以上伸びる。その後、各々のケーブルは遮
蔽体及びハウジングの開口を通抜け、その対の他
方のケーブル緊張材に固着される。
ると、コイル巻型25が遮蔽された真空ハウジン
グ15内に、半径方向及び軸方向ケーブル懸架装
置によつて懸架される。半径方向懸架部は、真空
にひくことが出来るハウジングに対してコイル巻
型が半径方向に移動するのを防ぐものであるが、
4本のケーブル67,68,69,70と、対7
3a及び73b,75a及び75b,77a及び
77b,79a及び79bに分けて配置された8
本のケーブル緊張材を有する。ケーブル緊張材が
ハウジング15の外側に固定される。真空にひく
ことが出来るハウジングの各々の端で、2対のケ
ーブル緊張材を用い、各対のケーブル緊張材が、
末端リング51を通る仮想の直径方向の線が真空
にひくことが出来るハウジングから出て来る場所
の両側で、円周方向に隔たる様に配置される。
各々のケーブルは、1端が各対の対応する1つの
ケーブル緊張材に取付けられた後、ハウジングの
開口及び遮蔽体65を通抜けてから、リングの外
面にある夫々1つの溝81の中を、リングに沿つ
て半分以上伸びる。その後、各々のケーブルは遮
蔽体及びハウジングの開口を通抜け、その対の他
方のケーブル緊張材に固着される。
ケーブルは1/4吋のステンレス鋼線索又は1/4吋
のアラミド繊維ケーブルで構成することが出来
る。ケーブルがねじ棒83に終端し、このねじ棒
が例えばしのぎ継手によつてケーブルに固定され
る。ケーブル緊張材は、鋼製ハウジングに溶接さ
れた加工された鋼索係止延長部で構成される。ケ
ーブル係止部の外側には、1対のねじ棒を予定の
角度で受入れる2つの孔がある。皿形座金87及
びナツト85がケーブルの端を固定し、ケーブル
が冷却する間、ケーブルに張力がかゝつた状態に
保つ。この代りに、皿孔をハウジングに適当な角
度で設け、ケーブルを直接的にハウジングに固着
してもよい。ハウジング15が気密にとゞまる様
に、磁石を組立てた後、各対の緊張材の上の所定
位置に気密カバー91を溶接する。
のアラミド繊維ケーブルで構成することが出来
る。ケーブルがねじ棒83に終端し、このねじ棒
が例えばしのぎ継手によつてケーブルに固定され
る。ケーブル緊張材は、鋼製ハウジングに溶接さ
れた加工された鋼索係止延長部で構成される。ケ
ーブル係止部の外側には、1対のねじ棒を予定の
角度で受入れる2つの孔がある。皿形座金87及
びナツト85がケーブルの端を固定し、ケーブル
が冷却する間、ケーブルに張力がかゝつた状態に
保つ。この代りに、皿孔をハウジングに適当な角
度で設け、ケーブルを直接的にハウジングに固着
してもよい。ハウジング15が気密にとゞまる様
に、磁石を組立てた後、各対の緊張材の上の所定
位置に気密カバー91を溶接する。
第6図には、コイル巻型の軸方向懸架部が示さ
れている。ハウジングに対するコイルの軸方向の
動きを防ぐ為、4本のケーブル93,94,9
5,96の夫々1端がループになつていて、この
ループが4つのトラニオン97の夫々1つに引掛
けてある。トラニオンは互いに向い合つて配置さ
れており、コイル巻型の各々の側面に2つのトラ
ニオンがある。各々の側面にあるトラニオンは、
コイル巻型の軸方向中心平面に対して軸方向に対
称的に隔たつていて、巻型に固定されている。ト
ラニオンは軸方向中心平面に接近して設けて、磁
石が冷却され、コイル巻型が収縮する時の、ハウ
ジングに対するトラニオンの動きを制限する。
各々のトラニオンにループを引掛けたケーブル
が、真空ハウジング15の一番近い方の端に向つ
て軸方向に伸びる。組立ての際の調節を簡単にす
る為、ケーブルの1端又は両端は、ハウジングの
両端を通抜ける代りに、ハウジングに取付けられ
た滑車101の周りに半径方向外向きに廻す。ケ
ーブルがハウジングの開口を半径方向に通つて固
定手段に至る。この固定手段は緊張ボルト103
で構成されており、ケーブルをその周りに巻付
け、U字形ブラケツト105がハウジングからボ
ルトを支持している。ナツト及び固定ナツト10
7が緊張ボルトに設けられていて、ボルトがブラ
ケツトに対して回転しない様にする。
れている。ハウジングに対するコイルの軸方向の
動きを防ぐ為、4本のケーブル93,94,9
5,96の夫々1端がループになつていて、この
ループが4つのトラニオン97の夫々1つに引掛
けてある。トラニオンは互いに向い合つて配置さ
れており、コイル巻型の各々の側面に2つのトラ
ニオンがある。各々の側面にあるトラニオンは、
コイル巻型の軸方向中心平面に対して軸方向に対
称的に隔たつていて、巻型に固定されている。ト
ラニオンは軸方向中心平面に接近して設けて、磁
石が冷却され、コイル巻型が収縮する時の、ハウ
ジングに対するトラニオンの動きを制限する。
各々のトラニオンにループを引掛けたケーブル
が、真空ハウジング15の一番近い方の端に向つ
て軸方向に伸びる。組立ての際の調節を簡単にす
る為、ケーブルの1端又は両端は、ハウジングの
両端を通抜ける代りに、ハウジングに取付けられ
た滑車101の周りに半径方向外向きに廻す。ケ
ーブルがハウジングの開口を半径方向に通つて固
定手段に至る。この固定手段は緊張ボルト103
で構成されており、ケーブルをその周りに巻付
け、U字形ブラケツト105がハウジングからボ
ルトを支持している。ナツト及び固定ナツト10
7が緊張ボルトに設けられていて、ボルトがブラ
ケツトに対して回転しない様にする。
次に第5図、第7図及び第8図について説明す
ると、遮蔽体65の支持部が示されている。遮蔽
体65は、コイル巻型に固定されていて、巻型か
ら半径方向に伸びる9本のスペーサによつてコイ
ル巻型から支持される。6つのスペーサ111
が、円周方向に等間隔で半径方向外向きに伸びる
3本ずつのスペーサの2つの群に分けて配置され
ている。
ると、遮蔽体65の支持部が示されている。遮蔽
体65は、コイル巻型に固定されていて、巻型か
ら半径方向に伸びる9本のスペーサによつてコイ
ル巻型から支持される。6つのスペーサ111
が、円周方向に等間隔で半径方向外向きに伸びる
3本ずつのスペーサの2つの群に分けて配置され
ている。
スペーサ111は何れも肉厚の薄いG−10円筒
であつて、円板形プラグ113が1端にあり、他
端には露出したねじ山を持つプラグ114があ
る。プラグはやはりG−10で作ることが出来る
が、これが剛性を持たせる。スペーサ111が、
コイル巻型25の熱伝導スリーブ115を通抜け
る孔の中に配置されている。スリーブがフランジ
つきの端を持ち、この端がコイル巻型の銅の殻体
57に固着されている。スリーブの他端が半径方
向内向きに伸び、内ねじを持つ開口を持つてい
て、これがプラグ114のねじ山を設けた端を受
入れる。ねじ山を設けたプラグ114に溝孔11
6があり、これがスペーサの内部まで伸び、磁石
を真空にひく際、スペーサの通気をするのに役立
つと共に、スペーサのプラグ113側の端がコイ
ル巻型の先まで伸びる様に、スペーサを巻型から
半径方向外向きに調節する為のねじ廻し用の溝孔
となる。スペーサ111はコイル巻型を取巻く遮
蔽体65を巻型又は殻体57から隔てると共に、
そのどの部分とも直接的に接触しない様にする。
であつて、円板形プラグ113が1端にあり、他
端には露出したねじ山を持つプラグ114があ
る。プラグはやはりG−10で作ることが出来る
が、これが剛性を持たせる。スペーサ111が、
コイル巻型25の熱伝導スリーブ115を通抜け
る孔の中に配置されている。スリーブがフランジ
つきの端を持ち、この端がコイル巻型の銅の殻体
57に固着されている。スリーブの他端が半径方
向内向きに伸び、内ねじを持つ開口を持つてい
て、これがプラグ114のねじ山を設けた端を受
入れる。ねじ山を設けたプラグ114に溝孔11
6があり、これがスペーサの内部まで伸び、磁石
を真空にひく際、スペーサの通気をするのに役立
つと共に、スペーサのプラグ113側の端がコイ
ル巻型の先まで伸びる様に、スペーサを巻型から
半径方向外向きに調節する為のねじ廻し用の溝孔
となる。スペーサ111はコイル巻型を取巻く遮
蔽体65を巻型又は殻体57から隔てると共に、
そのどの部分とも直接的に接触しない様にする。
次に第5図、第7図及び第9図について説明す
ると、コイル巻型の軸方向中心平面118に沿つ
て円周方向に相隔たつて、コイル巻型の内部から
伸びる3本のスペーサ117が、遮蔽体65の内
の、コイル巻型より内側にある部分を隔てた状態
に保つ。スペーサ117は肉厚の薄いG−10円筒
で構成されていて、1端に円板形プラグ119が
挿入され、絶縁材料のリング120が他端を取囲
んでいる。リング120の外面にはねじ山が設け
られている。スペーサ117がコイル巻型の開口
内に配置される。開口の殻体側の端にねじ山が設
けられている。スペーサ117が所定位置に螺着
し、コイル巻型から半径方向内向きに突出する。
ると、コイル巻型の軸方向中心平面118に沿つ
て円周方向に相隔たつて、コイル巻型の内部から
伸びる3本のスペーサ117が、遮蔽体65の内
の、コイル巻型より内側にある部分を隔てた状態
に保つ。スペーサ117は肉厚の薄いG−10円筒
で構成されていて、1端に円板形プラグ119が
挿入され、絶縁材料のリング120が他端を取囲
んでいる。リング120の外面にはねじ山が設け
られている。スペーサ117がコイル巻型の開口
内に配置される。開口の殻体側の端にねじ山が設
けられている。スペーサ117が所定位置に螺着
し、コイル巻型から半径方向内向きに突出する。
9本の半径方向のスペーサの他に、何れもコイ
ル巻型の各々の軸方向の端に2つずつある4本の
スペーサ121が、遮蔽体の両端がコイル巻型に
接触しない様に、開口内に位置ぎめされている。
全てのスペーサ111,117,121は、開口
内に配置されるが、開口内にある端を除いてコイ
ル巻型と接触しないようになつており、またコイ
ル巻型とそれに隣接する遮蔽体との間の距離より
も長さが長くなつており、その為、スペーサの実
効熱通路は、コイル巻型と遮蔽体の間の距離によ
りも大きくなる。
ル巻型の各々の軸方向の端に2つずつある4本の
スペーサ121が、遮蔽体の両端がコイル巻型に
接触しない様に、開口内に位置ぎめされている。
全てのスペーサ111,117,121は、開口
内に配置されるが、開口内にある端を除いてコイ
ル巻型と接触しないようになつており、またコイ
ル巻型とそれに隣接する遮蔽体との間の距離より
も長さが長くなつており、その為、スペーサの実
効熱通路は、コイル巻型と遮蔽体の間の距離によ
りも大きくなる。
組立ての際、真空圧力含浸した硝子繊維のコイ
ル巻型を、両端を取外した真空ハウジングの内側
に配置する。軸方向懸架装置の4本のケーブルを
トラニオンにループ状にかける。内側及び外側の
円筒と2つの末端リングで構成される遮蔽体の外
側円筒をコイル巻型の上に滑りばめにする。組立
ての便宜の為、コイル巻型は、やはり1端の上に
立てたハウジングの内側で、1端で立たせること
が出来る。最初はコイル巻型の外側と殆んど面一
に引込めたスペーサ111を、コイル巻型の内部
から接近し得る調節用溝孔を使つて、外向きに伸
ばし、コイル巻型と放射遮蔽体の外側円筒の間の
間隔を調節する。スペーサ117が、コイル巻型
から半径方向内向きに一定距離だけ突出するが、
最初の取付け後は、調節が出来ない。スペーサ1
21がコイル巻型の両端から一定距離だけ突出す
る。スペーサ117,121は普通は遮蔽体と接
触しないで、短かな距離だけ離れていて、組立て
を容易にすると共に、熱伝導通路を少なくする。
輸送中の様に、磁石が震動した場合、スペーサ1
17,121は遮蔽体とコイル巻型の間の接触を
防止する。典型的には、輸送中の重力より大きい
ピークの加速度は、あらゆる方向に1gである。
磁石はコイルが超導電の状態で輸送されるから、
遮蔽体とコイル巻型の間の直接接触を避けるべき
である。軸方向懸架ケーブルが遮蔽体を通抜ける
ようにして、遮蔽体の末端リングが所定位置にボ
ルト締めされる。一旦ケーブル懸架部が所定位置
に配置され、正しく張力がかけられると、遮蔽体
の両端は所定位置にボルト締め又は溶接すること
が出来る。
ル巻型を、両端を取外した真空ハウジングの内側
に配置する。軸方向懸架装置の4本のケーブルを
トラニオンにループ状にかける。内側及び外側の
円筒と2つの末端リングで構成される遮蔽体の外
側円筒をコイル巻型の上に滑りばめにする。組立
ての便宜の為、コイル巻型は、やはり1端の上に
立てたハウジングの内側で、1端で立たせること
が出来る。最初はコイル巻型の外側と殆んど面一
に引込めたスペーサ111を、コイル巻型の内部
から接近し得る調節用溝孔を使つて、外向きに伸
ばし、コイル巻型と放射遮蔽体の外側円筒の間の
間隔を調節する。スペーサ117が、コイル巻型
から半径方向内向きに一定距離だけ突出するが、
最初の取付け後は、調節が出来ない。スペーサ1
21がコイル巻型の両端から一定距離だけ突出す
る。スペーサ117,121は普通は遮蔽体と接
触しないで、短かな距離だけ離れていて、組立て
を容易にすると共に、熱伝導通路を少なくする。
輸送中の様に、磁石が震動した場合、スペーサ1
17,121は遮蔽体とコイル巻型の間の接触を
防止する。典型的には、輸送中の重力より大きい
ピークの加速度は、あらゆる方向に1gである。
磁石はコイルが超導電の状態で輸送されるから、
遮蔽体とコイル巻型の間の直接接触を避けるべき
である。軸方向懸架ケーブルが遮蔽体を通抜ける
ようにして、遮蔽体の末端リングが所定位置にボ
ルト締めされる。一旦ケーブル懸架部が所定位置
に配置され、正しく張力がかけられると、遮蔽体
の両端は所定位置にボルト締め又は溶接すること
が出来る。
スペーサ117,121が、遮蔽体の撓みを制
限するバンパーとして作用するが、スペーサ11
1,117,121は何れも、遮蔽体の塑性変形
があつた場合、又は遮蔽体が丸さを失つた時、熱
の漏れが最小限になる様に設計しなければならな
い。
限するバンパーとして作用するが、スペーサ11
1,117,121は何れも、遮蔽体の塑性変形
があつた場合、又は遮蔽体が丸さを失つた時、熱
の漏れが最小限になる様に設計しなければならな
い。
磁石と遮蔽体の間のすき間が3/8吋であつて、
コイル巻型の厚さが1吋である場合、熱通路長は
3.7倍に増加することが出来る。熱伝導の通路が
増加するが、支持体は、圧縮荷重に於ける支持体
の座屈の惧れがあることを念頭において設計しな
ければならない。最も簡単な真直ぐな管状の柱の
設計では、長さ1吋で、両端を円板形挿着体によ
つて締付けた硝子繊維エポキシの臨界的な座屈荷
重の内輪の推定値は、自由端モデルを使つて表わ
すことが出来る。即ち Pcr=(7.5×106)t2 (1) こゝでPcrはポンド数で表わした臨界荷重であ
り、tは吋で表わした半径方向の厚さである。遮
蔽体の質量が300ポンドで、最小限2本の垂直方
向の支持体によつて合計2gの動的な荷重を支え
る場合、Pcrは300ポンドでなければならない。
従つて、管の最小の厚さは0.0063吋である。厚さ
0.010吋の管にすれば、適当な安全率が得られる。
コイル巻型の厚さが1吋である場合、熱通路長は
3.7倍に増加することが出来る。熱伝導の通路が
増加するが、支持体は、圧縮荷重に於ける支持体
の座屈の惧れがあることを念頭において設計しな
ければならない。最も簡単な真直ぐな管状の柱の
設計では、長さ1吋で、両端を円板形挿着体によ
つて締付けた硝子繊維エポキシの臨界的な座屈荷
重の内輪の推定値は、自由端モデルを使つて表わ
すことが出来る。即ち Pcr=(7.5×106)t2 (1) こゝでPcrはポンド数で表わした臨界荷重であ
り、tは吋で表わした半径方向の厚さである。遮
蔽体の質量が300ポンドで、最小限2本の垂直方
向の支持体によつて合計2gの動的な荷重を支え
る場合、Pcrは300ポンドでなければならない。
従つて、管の最小の厚さは0.0063吋である。厚さ
0.010吋の管にすれば、適当な安全率が得られる。
遮蔽体の公称の動作温度である50〓から10〓ま
で、直径5/8吋で、厚さ0.01吋の管に沿つた熱の
漏れは6mWである。従つて、11本の支持体が
0.066Wの合計熱負荷を表わすが、これは0.03〓
と云う磁石の動作温度にとつて無視し得る増加で
ある。この熱の漏れは、コイル巻型を取巻く銅の
殻体によつて冷却器に運ばなければならないの
で、その熱の漏れを殻体に伝える銅スリーブに外
向きの半径方向の支持体が取付けられる。内側の
半径方向の支持体がコイル巻型の外径に螺着さ
れ、その為、その熱が直接的に殻体に入る。軸方
向の支持体をコイル巻型にある金属の末端リング
に螺着し、こうしてその熱を直接的に銅の殻体に
伝える。
で、直径5/8吋で、厚さ0.01吋の管に沿つた熱の
漏れは6mWである。従つて、11本の支持体が
0.066Wの合計熱負荷を表わすが、これは0.03〓
と云う磁石の動作温度にとつて無視し得る増加で
ある。この熱の漏れは、コイル巻型を取巻く銅の
殻体によつて冷却器に運ばなければならないの
で、その熱の漏れを殻体に伝える銅スリーブに外
向きの半径方向の支持体が取付けられる。内側の
半径方向の支持体がコイル巻型の外径に螺着さ
れ、その為、その熱が直接的に殻体に入る。軸方
向の支持体をコイル巻型にある金属の末端リング
に螺着し、こうしてその熱を直接的に銅の殻体に
伝える。
第1図に示す様に、極低温冷却器123が、円
筒形集成体の中心平面にある磁界の小さい領域内
で、垂直サービス・スタツク125内に位置ぎめ
される。このスタツクが外側の真空ハウジング1
5及び熱放射遮蔽体65を通る。極低温冷却器の
第2及び第1のヒート・ステーシヨンが殻体57
及び遮蔽体65と緊密に接触していて、直接的な
熱伝導による冷却により、温度を夫々10〓及び50
〓以下に維持する。ブスバーが第2のヒート・ス
テーシヨンに対して熱的に連結される。永久的に
接続された導線がサービス・スタツクに沿つて伸
び、両方のヒート・ステーシヨンに熱的に連結さ
れると共に、ブスバー61,63に電気接続され
る。1988年7月5日に出願された係属中の米国特
許出願通し番号第215114号に記載されている様な
極低温冷却器の低温ヘツド界面ソケツトを第1図
の実施例に使うことが出来る。
筒形集成体の中心平面にある磁界の小さい領域内
で、垂直サービス・スタツク125内に位置ぎめ
される。このスタツクが外側の真空ハウジング1
5及び熱放射遮蔽体65を通る。極低温冷却器の
第2及び第1のヒート・ステーシヨンが殻体57
及び遮蔽体65と緊密に接触していて、直接的な
熱伝導による冷却により、温度を夫々10〓及び50
〓以下に維持する。ブスバーが第2のヒート・ス
テーシヨンに対して熱的に連結される。永久的に
接続された導線がサービス・スタツクに沿つて伸
び、両方のヒート・ステーシヨンに熱的に連結さ
れると共に、ブスバー61,63に電気接続され
る。1988年7月5日に出願された係属中の米国特
許出願通し番号第215114号に記載されている様な
極低温冷却器の低温ヘツド界面ソケツトを第1図
の実施例に使うことが出来る。
極低温槽の真空ハウジング15が、高さ12呎の
天井を持つ標準的な病院の室内に磁石を取付ける
のに典型的に要求される様に、半径3m及び長さ
8mの円筒面の中に0.5T磁石の5ガウスのフリ
ンジ磁界を収容する為の受動形磁気遮蔽体として
設計されていることが示されている。
天井を持つ標準的な病院の室内に磁石を取付ける
のに典型的に要求される様に、半径3m及び長さ
8mの円筒面の中に0.5T磁石の5ガウスのフリ
ンジ磁界を収容する為の受動形磁気遮蔽体として
設計されていることが示されている。
1実施例の0.5T磁石では、第1図のコイルは、
直径0.018吋のNb3Sn裸線と直径0.018吋の絶縁銅
線を用いて巻装される。層間硝子布絶縁物は
0.004吋であり、導体に流れる電流は58アンペア
である。
直径0.018吋のNb3Sn裸線と直径0.018吋の絶縁銅
線を用いて巻装される。層間硝子布絶縁物は
0.004吋であり、導体に流れる電流は58アンペア
である。
遮蔽した真空ハウジングを用いると、5ガウス
の線は、中孔の中心から測定して半径方向に2.9
mであり、中孔の中心から軸方向に測定して4.0
mである。中孔の中心に置いた直径50cmの球形容
積の表面上の非均質性は、65ppmであり、中孔の
中心に置いた直径40cmの球形容積では15ppmであ
る。
の線は、中孔の中心から測定して半径方向に2.9
mであり、中孔の中心から軸方向に測定して4.0
mである。中孔の中心に置いた直径50cmの球形容
積の表面上の非均質性は、65ppmであり、中孔の
中心に置いた直径40cmの球形容積では15ppmであ
る。
第10図には、個別に巻装したコイルを持つ超
導電磁石131が示されている。3対のコイル1
35と136,137と138、及び139と1
40が、Nb3Sn裸線と安定材のストランドとを用
いて一緒に巻装されている。この安定材が第10
図の実施例では絶縁銅線である。Nb3Sn線及び銅
線は少なくとも各々のコイルの初めと終りで電気
接続する。個別に構成したコイル巻線は、層の間
に硝子繊維布の様の絶縁層を入れて、真空エポキ
シ含浸し、全てのコイルは、各々の超導電コイル
の外側の重ね巻きの硝子繊維の厚さを調節するこ
とにより、同じ外径を持つ様にする。何層か毎
に、例えば3層又は4層毎に、銅箔の丙ループを
使つて、前に説明した様にクエンチに対する保護
を行なう。円筒形殻体の硝子繊維スペーサ143
を用いると共にコイルを組立てゝ、円筒形集成体
を形成する。この時、コイルの対は、円筒形殻体
の中点の周りに、軸方向に対称的に配置される。
例えば銅のブスバーを用いて、スペーサの外側に
ある軸方向に伸びる溝(図面に示していない)の
中でコイルとコイル導線の接続を行なう。円筒形
集成体を加工して、滑かな円筒形外面が得られる
様にする。この集成体を熱伝導度の高い殻体14
5の内側に接着剤で結合する。この殻体は巻線の
側面及び内径を包み込むように熱伝導度の高い銅
又はアルミニウムで作られる。導線147,14
9が大体円周方向の同じ位置で、巻線から伸びて
いる。導線は熱伝導線の高い殻体から電気絶縁さ
れている。この熱伝導度の高い殻体によつて包み
込まれたコイル集成体が、熱放射遮蔽体151の
中に位置ぎめされるが、この熱放射遮蔽体はコイ
ル集成体から隔たつている。
導電磁石131が示されている。3対のコイル1
35と136,137と138、及び139と1
40が、Nb3Sn裸線と安定材のストランドとを用
いて一緒に巻装されている。この安定材が第10
図の実施例では絶縁銅線である。Nb3Sn線及び銅
線は少なくとも各々のコイルの初めと終りで電気
接続する。個別に構成したコイル巻線は、層の間
に硝子繊維布の様の絶縁層を入れて、真空エポキ
シ含浸し、全てのコイルは、各々の超導電コイル
の外側の重ね巻きの硝子繊維の厚さを調節するこ
とにより、同じ外径を持つ様にする。何層か毎
に、例えば3層又は4層毎に、銅箔の丙ループを
使つて、前に説明した様にクエンチに対する保護
を行なう。円筒形殻体の硝子繊維スペーサ143
を用いると共にコイルを組立てゝ、円筒形集成体
を形成する。この時、コイルの対は、円筒形殻体
の中点の周りに、軸方向に対称的に配置される。
例えば銅のブスバーを用いて、スペーサの外側に
ある軸方向に伸びる溝(図面に示していない)の
中でコイルとコイル導線の接続を行なう。円筒形
集成体を加工して、滑かな円筒形外面が得られる
様にする。この集成体を熱伝導度の高い殻体14
5の内側に接着剤で結合する。この殻体は巻線の
側面及び内径を包み込むように熱伝導度の高い銅
又はアルミニウムで作られる。導線147,14
9が大体円周方向の同じ位置で、巻線から伸びて
いる。導線は熱伝導線の高い殻体から電気絶縁さ
れている。この熱伝導度の高い殻体によつて包み
込まれたコイル集成体が、熱放射遮蔽体151の
中に位置ぎめされるが、この熱放射遮蔽体はコイ
ル集成体から隔たつている。
第11図を参照して説明すると、殻体の中でコ
イルが、第1図でコイル巻型を支持するのに使つ
た懸架部と同様な半径方向及び軸方向ケーブル懸
架部により、真空ハウジング内に懸架される。ス
テンレス・リング153が外面に1本の円周方向
の溝を持つていて、それが銅の殻体145にボル
ト締めされる。4本のケーブル155,156,
157,158及び8本のケーブル緊張材161
aと161b,163aと136b,165aと
165b,167aと167bを同じ様にケーブ
ル緊張材は前に説明した様に位置ぎめするが、ケ
ーブルの接続の仕方が異なる。各々の端に更に2
本のケーブルを使うが、各々のケーブルが、円周
方向に最も接近している各々の対のケーブル緊張
材の内の一方の間に接続される。各々のケーブル
は円周方向の溝の中のリングの周りに半分未満だ
け伸びている。軸方向の支持は前と同じである。
遮蔽体151が、前に説明したように、離散的な
場所でコイル集成体から支持される。
イルが、第1図でコイル巻型を支持するのに使つ
た懸架部と同様な半径方向及び軸方向ケーブル懸
架部により、真空ハウジング内に懸架される。ス
テンレス・リング153が外面に1本の円周方向
の溝を持つていて、それが銅の殻体145にボル
ト締めされる。4本のケーブル155,156,
157,158及び8本のケーブル緊張材161
aと161b,163aと136b,165aと
165b,167aと167bを同じ様にケーブ
ル緊張材は前に説明した様に位置ぎめするが、ケ
ーブルの接続の仕方が異なる。各々の端に更に2
本のケーブルを使うが、各々のケーブルが、円周
方向に最も接近している各々の対のケーブル緊張
材の内の一方の間に接続される。各々のケーブル
は円周方向の溝の中のリングの周りに半分未満だ
け伸びている。軸方向の支持は前と同じである。
遮蔽体151が、前に説明したように、離散的な
場所でコイル集成体から支持される。
2段のギフオード・マクマホン形極低温冷却器
123が、外側の真空ハウジング171及び熱放
射遮蔽体151を通抜ける垂直サービス・スタツ
ク125内で、円筒形集成体の中心平面内の磁界
に弱い領域内に配置される。極低温冷却器の第2
段は、約9〓で動作するが、熱伝導度の高い殻体
と緊密に接触している。冷却器の第1段は、約50
〓で動作するが、熱放射遮蔽体が151と緊密に
接触している。
123が、外側の真空ハウジング171及び熱放
射遮蔽体151を通抜ける垂直サービス・スタツ
ク125内で、円筒形集成体の中心平面内の磁界
に弱い領域内に配置される。極低温冷却器の第2
段は、約9〓で動作するが、熱伝導度の高い殻体
と緊密に接触している。冷却器の第1段は、約50
〓で動作するが、熱放射遮蔽体が151と緊密に
接触している。
第11図に示した1実施例の磁石で、磁石の中
孔の磁界が1.5Tである時、磁石の巻線を通る電
流は50アンペアである。超導電コイルは直径
0.043cmのNb3Sn裸線を、やはり直径0.043cmの絶
縁銅線と一緒に巻装して構成される。Nb3Sn裸線
は直径5ミクロンの1500本のフイラメントと共に
1個の心を有する。銅とマトリクスの比は1.5で
ある。この線は例えばニユーヨーク州のインター
マグネテイツス・ゼネラル・コーポレーシヨン社
から入手することが出来る。層間絶縁の厚さは
0.010cmである。Nb3Sn線の直径が0.043cmの場合
の磁石の負荷線が第12図に示されている。予想
される非均質性は、磁石の中孔の中心に置いた直
径50cmの球形容積の表面で29ppmであり、磁石の
中孔の中心に置いた直径40cmの球形容積の表面で
4ppmである。
孔の磁界が1.5Tである時、磁石の巻線を通る電
流は50アンペアである。超導電コイルは直径
0.043cmのNb3Sn裸線を、やはり直径0.043cmの絶
縁銅線と一緒に巻装して構成される。Nb3Sn裸線
は直径5ミクロンの1500本のフイラメントと共に
1個の心を有する。銅とマトリクスの比は1.5で
ある。この線は例えばニユーヨーク州のインター
マグネテイツス・ゼネラル・コーポレーシヨン社
から入手することが出来る。層間絶縁の厚さは
0.010cmである。Nb3Sn線の直径が0.043cmの場合
の磁石の負荷線が第12図に示されている。予想
される非均質性は、磁石の中孔の中心に置いた直
径50cmの球形容積の表面で29ppmであり、磁石の
中孔の中心に置いた直径40cmの球形容積の表面で
4ppmである。
磁気共鳴作像装置に使うのに適した混成形超導
電/抵抗形磁石179が第13図、第14図及び
第15図に示されている。2つのエポキシ含浸超
導電コイル181,183が何れもアルミニウ
ム・リング185に支持されている。こう云うリ
ングはエポキシ含浸コイルの外面に締りばめにな
つている。2つのコイルは互いに隔たつていて、
平行な平面内にあり、これらの中心はこれらの平
面に対して垂直に伸びる線上にある。アルミニウ
ム・リング185は、コイルの外面を取巻く他
に、互いに向い合うコイルの面を覆つている。コ
イルが4つの中実な(即ち中級でない)アルミニ
ウム柱187によつて隔てられている。これらの
柱はアルミニウム・リングの内、コイルの向い合
う面を覆う部分の間に固着されている。コイル及
び柱が、各々の柱及びコイルを個別に取巻く熱遮
蔽体191により取囲まれている。コイル及び熱
遮蔽体が、3つの懸架柱194によつて真空ハウ
ジング193の内側に支持されている。各々の懸
架柱は2つの同心のG−10導薄管195,197
で構成されていて、巻線を支持する。これらの管
の外面は放射率を下げる為に、アルミ化マイラー
で覆うことが出来る。内側の管195の1端が、
アルミニウム・リング185に固定したアルミニ
ウム・ブラケツト201と接触している。内側管
の他端が、中心開口205を持つアルミニウム・
カツプ203の中に支持されている。このカツプ
は同心の2番目の管197の1端にも固定されて
いる。同心の2番目の管の他端がリング207に
よつて懸架されている。このリングが、同心の2
本の管195,197を取巻く同心の3番目の管
211によつて支持されている。同心の3番目の
管211は、同心の2番目の管197を支持する
他に、熱遮蔽体191をも支持する。同心の3番
目の管の他端がリング213により、やはり同心
の3本の管の支持体を個別に取巻く真空ハウジン
グ193に固定されている。この支持体にある内
側の管195及び3番目の管211は圧縮を受け
るが、2番目の管197は張力を受ける。懸架柱
は、冷却の際、真空ハウジングに対する遮蔽体及
び巻線の半径方向の熱収縮が出来る位の可撓性が
ある。
電/抵抗形磁石179が第13図、第14図及び
第15図に示されている。2つのエポキシ含浸超
導電コイル181,183が何れもアルミニウ
ム・リング185に支持されている。こう云うリ
ングはエポキシ含浸コイルの外面に締りばめにな
つている。2つのコイルは互いに隔たつていて、
平行な平面内にあり、これらの中心はこれらの平
面に対して垂直に伸びる線上にある。アルミニウ
ム・リング185は、コイルの外面を取巻く他
に、互いに向い合うコイルの面を覆つている。コ
イルが4つの中実な(即ち中級でない)アルミニ
ウム柱187によつて隔てられている。これらの
柱はアルミニウム・リングの内、コイルの向い合
う面を覆う部分の間に固着されている。コイル及
び柱が、各々の柱及びコイルを個別に取巻く熱遮
蔽体191により取囲まれている。コイル及び熱
遮蔽体が、3つの懸架柱194によつて真空ハウ
ジング193の内側に支持されている。各々の懸
架柱は2つの同心のG−10導薄管195,197
で構成されていて、巻線を支持する。これらの管
の外面は放射率を下げる為に、アルミ化マイラー
で覆うことが出来る。内側の管195の1端が、
アルミニウム・リング185に固定したアルミニ
ウム・ブラケツト201と接触している。内側管
の他端が、中心開口205を持つアルミニウム・
カツプ203の中に支持されている。このカツプ
は同心の2番目の管197の1端にも固定されて
いる。同心の2番目の管の他端がリング207に
よつて懸架されている。このリングが、同心の2
本の管195,197を取巻く同心の3番目の管
211によつて支持されている。同心の3番目の
管211は、同心の2番目の管197を支持する
他に、熱遮蔽体191をも支持する。同心の3番
目の管の他端がリング213により、やはり同心
の3本の管の支持体を個別に取巻く真空ハウジン
グ193に固定されている。この支持体にある内
側の管195及び3番目の管211は圧縮を受け
るが、2番目の管197は張力を受ける。懸架柱
は、冷却の際、真空ハウジングに対する遮蔽体及
び巻線の半径方向の熱収縮が出来る位の可撓性が
ある。
真空ハウジング193及び熱遮蔽体191は何
れも横方向に分割したトロイドとして作られる。
熱遮蔽体の外側を銀で覆つて、その熱放射率を下
げることが出来る。熱遮蔽体の両半分ははんだ付
けにより、又は熱伝導性のエポキシによつて一緒
に結合することが出来る。ステレンス鋼のハウジ
ングは、気密外被を作る為に、両半分を結合する
溶接継目を持つている。
れも横方向に分割したトロイドとして作られる。
熱遮蔽体の外側を銀で覆つて、その熱放射率を下
げることが出来る。熱遮蔽体の両半分ははんだ付
けにより、又は熱伝導性のエポキシによつて一緒
に結合することが出来る。ステレンス鋼のハウジ
ングは、気密外被を作る為に、両半分を結合する
溶接継目を持つている。
巻線は、真空ハウジングの延長部の中に配置さ
れた2段形極低温冷却器215によつて冷却され
る。この極低温冷却器の第1段が熱遮蔽体191
に熱結合されて、熱遮蔽体を50〓に保ち、第2段
が巻線のアルミニウム・リング185と熱接触し
ていて、巻線を10〓より低く保つ。軟質インジウ
ム・ガスケツトによる高圧接触により、極低温冷
却器のヒート・ステーシヨンと遮蔽体及び巻線の
ステーシヨンとの間に低い熱抵抗を設定する。
れた2段形極低温冷却器215によつて冷却され
る。この極低温冷却器の第1段が熱遮蔽体191
に熱結合されて、熱遮蔽体を50〓に保ち、第2段
が巻線のアルミニウム・リング185と熱接触し
ていて、巻線を10〓より低く保つ。軟質インジウ
ム・ガスケツトによる高圧接触により、極低温冷
却器のヒート・ステーシヨンと遮蔽体及び巻線の
ステーシヨンとの間に低い熱抵抗を設定する。
内側の抵抗形コイル217は、各々の超導電コ
イルと大体同じ平面内で、それと同心に配置され
ている。内側の抵抗形コイルは、500Å/cm2の電
流密度で動作する様に、中空の水冷の銅の導体で
巻装し得る様に、十分にアンペア・ターンを小さ
くしてある。抵抗形コイルが真空ハウジングか
ら、半径方向に伸びる4つのブラケツト220に
よつて夫々支持される。抵抗形コイル及び超導電
コイルは全部直列に接続されていて、各々が同じ
円周方向に電流を通す。永久持続の熱的に連結さ
れた導線により、超導電コイルに対して電流が供
給される。
イルと大体同じ平面内で、それと同心に配置され
ている。内側の抵抗形コイルは、500Å/cm2の電
流密度で動作する様に、中空の水冷の銅の導体で
巻装し得る様に、十分にアンペア・ターンを小さ
くしてある。抵抗形コイルが真空ハウジングか
ら、半径方向に伸びる4つのブラケツト220に
よつて夫々支持される。抵抗形コイル及び超導電
コイルは全部直列に接続されていて、各々が同じ
円周方向に電流を通す。永久持続の熱的に連結さ
れた導線により、超導電コイルに対して電流が供
給される。
この混成超導電/抵抗形磁石の0.5Tの実施例
は、次に述べる様な特性を有する。球形作像容積
は20cmで、ピーク間の非均質性は30ppmである。
患者出入開口は40×70cmである。超導電及び抵抗
形コイルは夫々50アンペアを通し、夫々6074ター
ン及び135ターンであり、コイルの電流密度は
夫々11400及び500アンペア/cm2である。各々の超
導電コイルの半径は59.4cmであり、抵抗形コイル
の半径は15.2cmである。超導電コイルは軸方向に
51.4cm隔たつているが、抵抗形コイルは52.2cmだ
け隔たつている。超導電コイル及び抵抗形コイル
の高さに幅をかけた断面は3.8×7cm及び3.7×3.7
cmである。磁石のインダクタンスは206Hであり、
蓄積エネルギは258キロジユールである。超導電
線はNb3Sn線であり、銅線を一緒に巻装する。
Nb3Sn裸線及び絶縁銅線は何れも直径が0.043cm
であり、銅と超導電体の比は1.5である。超導電
線は10〓で超導電になる。
は、次に述べる様な特性を有する。球形作像容積
は20cmで、ピーク間の非均質性は30ppmである。
患者出入開口は40×70cmである。超導電及び抵抗
形コイルは夫々50アンペアを通し、夫々6074ター
ン及び135ターンであり、コイルの電流密度は
夫々11400及び500アンペア/cm2である。各々の超
導電コイルの半径は59.4cmであり、抵抗形コイル
の半径は15.2cmである。超導電コイルは軸方向に
51.4cm隔たつているが、抵抗形コイルは52.2cmだ
け隔たつている。超導電コイル及び抵抗形コイル
の高さに幅をかけた断面は3.8×7cm及び3.7×3.7
cmである。磁石のインダクタンスは206Hであり、
蓄積エネルギは258キロジユールである。超導電
線はNb3Sn線であり、銅線を一緒に巻装する。
Nb3Sn裸線及び絶縁銅線は何れも直径が0.043cm
であり、銅と超導電体の比は1.5である。超導電
線は10〓で超導電になる。
第16図、第17図、第18図及び第19図に
は、混成超導電/抵抗形磁石の別の実施例が示さ
れている。磁石222は全体的な形は第13図の
磁石と同じである。2つの超導電コイル221,
223がU字形断面を持つ銅のコイル巻型225
の周りに巻付けられている。コイル巻型は3つの
部材、即ち銅ストリツプを丸めてその両端を溶接
して形成される帯227と、2つの円形フランジ
229とで構成されており、フランジは中心開口
を持ち、帯227の両側で、その内径の所ではん
だ付け等によつて結合されている。超導電線は
0.017×0.025吋のNb3Sn超導電体で構成すること
が出来、銅と超導電体の比は0.5にする。この線
が0.0025吋の硝子の編紐によつて覆われている。
この線を青銅法によつて処理するが、これはオツ
クスフオード・エアコ社から入手し得る。
は、混成超導電/抵抗形磁石の別の実施例が示さ
れている。磁石222は全体的な形は第13図の
磁石と同じである。2つの超導電コイル221,
223がU字形断面を持つ銅のコイル巻型225
の周りに巻付けられている。コイル巻型は3つの
部材、即ち銅ストリツプを丸めてその両端を溶接
して形成される帯227と、2つの円形フランジ
229とで構成されており、フランジは中心開口
を持ち、帯227の両側で、その内径の所ではん
だ付け等によつて結合されている。超導電線は
0.017×0.025吋のNb3Sn超導電体で構成すること
が出来、銅と超導電体の比は0.5にする。この線
が0.0025吋の硝子の編紐によつて覆われている。
この線を青銅法によつて処理するが、これはオツ
クスフオード・エアコ社から入手し得る。
巻型の内側を処理して、エポキシに対する結合
を改善すると共に、硝子繊維布で内張りする。特
に第17図について説明すると、絶縁ブロツク2
33によつてフランジの他の部分から絶縁された
フランジ229内の出発端子231に線がはんだ
付けされる。この線を3乃至5オンスの張力で巻
付ける。各層は硝子繊維布絶縁物で隔てる。4番
目又は5番目の層毎に、厚さ約0.010吋の薄い銅
箔の帯で取巻く。この帯がコイル巻型にある線の
層を取囲み、両端が重なり合つて、はんだ付けさ
れる。この帯は巻線が前に述べた様に次の層へ通
過出来る様にする。巻線が終り端子235で終端
し、この端子にはんだ付けされる。重ね継ぎを必
要とする場合、取除いた絶縁物と線の30吋の重な
りをはんだ付けし、その結果得られた継目は超導
電ではないが、抵抗値が非常に小さい。巻線を硝
子繊維布で覆い、フランジに形成した溝孔に銅板
237を滑り込ませる。銅板が巻線を完全に取囲
む時、絶縁されていないステンレス鋼の重ね巻き
241が銅板を包み込む。この重ね巻きは離型材
で覆い、真鍮のシム(図面に示してない)で覆
う。このシムはワイヤ(図面に示してない)によ
つて所定位置に保持し、両方のコイル221,2
23を真空エポキシ含浸する。ワイヤ及び真鍮の
シムが、過剰のエポキシがあれば、それと共に除
去される。含浸の後、板は溝孔の中にしつかりと
位置ぎめされる。銅板が、磁石の動作中に、巻線
によつて発生された半径方向外向きの荷重の一部
分をU字形コイル巻型に伝達する。
を改善すると共に、硝子繊維布で内張りする。特
に第17図について説明すると、絶縁ブロツク2
33によつてフランジの他の部分から絶縁された
フランジ229内の出発端子231に線がはんだ
付けされる。この線を3乃至5オンスの張力で巻
付ける。各層は硝子繊維布絶縁物で隔てる。4番
目又は5番目の層毎に、厚さ約0.010吋の薄い銅
箔の帯で取巻く。この帯がコイル巻型にある線の
層を取囲み、両端が重なり合つて、はんだ付けさ
れる。この帯は巻線が前に述べた様に次の層へ通
過出来る様にする。巻線が終り端子235で終端
し、この端子にはんだ付けされる。重ね継ぎを必
要とする場合、取除いた絶縁物と線の30吋の重な
りをはんだ付けし、その結果得られた継目は超導
電ではないが、抵抗値が非常に小さい。巻線を硝
子繊維布で覆い、フランジに形成した溝孔に銅板
237を滑り込ませる。銅板が巻線を完全に取囲
む時、絶縁されていないステンレス鋼の重ね巻き
241が銅板を包み込む。この重ね巻きは離型材
で覆い、真鍮のシム(図面に示してない)で覆
う。このシムはワイヤ(図面に示してない)によ
つて所定位置に保持し、両方のコイル221,2
23を真空エポキシ含浸する。ワイヤ及び真鍮の
シムが、過剰のエポキシがあれば、それと共に除
去される。含浸の後、板は溝孔の中にしつかりと
位置ぎめされる。銅板が、磁石の動作中に、巻線
によつて発生された半径方向外向きの荷重の一部
分をU字形コイル巻型に伝達する。
コイルが50〓の遮蔽体191に取囲まれてお
り、この遮蔽体が真空ハウジング193に取囲ま
れている。遮蔽体及びハウジングの両方が前に説
明した様に製造され、3つの支持体194によつ
て極低温槽内に支持される。各々の支持体は、や
はり前に説明した形式の3本の同心の管195,
197,211を有する。4本のアルミニウム柱
187がコイル221をコイル223の上方に支
持する。締付けブラケツト243がコイル巻型2
25及びコイルを保持し、支持体及び柱に固定さ
れる。抵抗形コイルが前に説明した様にブラケツ
トによつて支持される。導線が極低温冷却器に永
久的に取付けられ、2つの超導電コイルを直列に
接続する。入つて来る導線は極低温冷却器の2段
に対して熱的に連結される。第2段のヒート・ス
テーシヨンからの導線が巻線223の入力端子及
び巻線221の出力端子に結合される。夫々巻線
223,221の出力端子及び入力端子が一緒に
結合される。抵抗形コイルも互いに直列に、且つ
超導電コイルと直列に接続される。全てのコイル
の全ての電流が同じ円周方向に流れる。
り、この遮蔽体が真空ハウジング193に取囲ま
れている。遮蔽体及びハウジングの両方が前に説
明した様に製造され、3つの支持体194によつ
て極低温槽内に支持される。各々の支持体は、や
はり前に説明した形式の3本の同心の管195,
197,211を有する。4本のアルミニウム柱
187がコイル221をコイル223の上方に支
持する。締付けブラケツト243がコイル巻型2
25及びコイルを保持し、支持体及び柱に固定さ
れる。抵抗形コイルが前に説明した様にブラケツ
トによつて支持される。導線が極低温冷却器に永
久的に取付けられ、2つの超導電コイルを直列に
接続する。入つて来る導線は極低温冷却器の2段
に対して熱的に連結される。第2段のヒート・ス
テーシヨンからの導線が巻線223の入力端子及
び巻線221の出力端子に結合される。夫々巻線
223,221の出力端子及び入力端子が一緒に
結合される。抵抗形コイルも互いに直列に、且つ
超導電コイルと直列に接続される。全てのコイル
の全ての電流が同じ円周方向に流れる。
開放形磁石の別の実施例が第21図に示されて
いる。磁石244は抵抗形コイルを持たないが、
4つの超導電樹脂含浸コイル251,252,2
53,254を持つている。極低温槽の2つのト
ロイダル形部分の夫々に2つの超導電コイル25
1と252、及び253と254がある。コイル
251,253は直径及びターン数が同じであ
り、その何れもコイル252,254より大きい
が、コイル252,254は直径及びターン数が
同じである。各々のトロイダル形部分にある超導
電コイルが銅の巻型257に巻装される。コイル
巻型は互いに平行に隔たつていて、それらの中心
は、各々のコイルがある面に対して垂直な同じ線
上にある。コイル巻型が、前に説明した様なアル
ミニウム柱によつて隔てられるが、両方のコイル
巻型は何れも3本の同心の管を有する支持体19
4によつて支持される。熱放射遮蔽体がコイル巻
型を取囲んでいて、それを真空ハウジングが取囲
んでいる。動作中、全てのコイルが直列に接続さ
れ、コイル251,253は同じ方向に電流を通
すが、コイル252,254は反対の円周方向に
電流を通す。
いる。磁石244は抵抗形コイルを持たないが、
4つの超導電樹脂含浸コイル251,252,2
53,254を持つている。極低温槽の2つのト
ロイダル形部分の夫々に2つの超導電コイル25
1と252、及び253と254がある。コイル
251,253は直径及びターン数が同じであ
り、その何れもコイル252,254より大きい
が、コイル252,254は直径及びターン数が
同じである。各々のトロイダル形部分にある超導
電コイルが銅の巻型257に巻装される。コイル
巻型は互いに平行に隔たつていて、それらの中心
は、各々のコイルがある面に対して垂直な同じ線
上にある。コイル巻型が、前に説明した様なアル
ミニウム柱によつて隔てられるが、両方のコイル
巻型は何れも3本の同心の管を有する支持体19
4によつて支持される。熱放射遮蔽体がコイル巻
型を取囲んでいて、それを真空ハウジングが取囲
んでいる。動作中、全てのコイルが直列に接続さ
れ、コイル251,253は同じ方向に電流を通
すが、コイル252,254は反対の円周方向に
電流を通す。
第21図の磁石では、コイル251,252,
253,254は、金属のコイル巻型257の形
を持つ硝子繊維の巻型上に巻装することが出来
る。導電性の殻体がコイル巻型の下側部分及び側
面を取囲んでいて、コイル253,254を支持
することが出来る。例えば銅で作つた全体的にU
字形の殻体を鍋として使い、その中でコイルを真
空圧力含浸することが出来る。
253,254は、金属のコイル巻型257の形
を持つ硝子繊維の巻型上に巻装することが出来
る。導電性の殻体がコイル巻型の下側部分及び側
面を取囲んでいて、コイル253,254を支持
することが出来る。例えば銅で作つた全体的にU
字形の殻体を鍋として使い、その中でコイルを真
空圧力含浸することが出来る。
第21図の0.5Tの実施例では、外側コイルは
互いに65cm隔たつていて、半径が56.1cmである。
外側コイルは、直径0.043cmのNb3Sn線を直径
0.43cmの絶縁銅線と一緒に巻装したものに50アン
ペアを通す。コイルの断面は、高さ2.6cm、幅14
cmである。超導電コイル252,254は51.8cm
隔たつていて、半径が40cmである。コイル25
2,254は、同じ寸法の銅線及びNb3Sn線を一
緒に巻装し、50アンペアを通す。コイル252,
254の夫々の断面は高さ2cm、幅3.4cmである。
この磁石の空いている中孔の直径は70cmであり、
横方向の患者出入口が40×70cmである。25cmの球
内での計算による均質性は13ppmである。
互いに65cm隔たつていて、半径が56.1cmである。
外側コイルは、直径0.043cmのNb3Sn線を直径
0.43cmの絶縁銅線と一緒に巻装したものに50アン
ペアを通す。コイルの断面は、高さ2.6cm、幅14
cmである。超導電コイル252,254は51.8cm
隔たつていて、半径が40cmである。コイル25
2,254は、同じ寸法の銅線及びNb3Sn線を一
緒に巻装し、50アンペアを通す。コイル252,
254の夫々の断面は高さ2cm、幅3.4cmである。
この磁石の空いている中孔の直径は70cmであり、
横方向の患者出入口が40×70cmである。25cmの球
内での計算による均質性は13ppmである。
第22図及び第23図に示す様に、開放形磁石
179は、閉じた円筒形のコイル巻型に一連のコ
イルを設けた磁石よりも、患者の視野が一層大き
い。開放形磁石は、作像しようとする患者261
を立たせて、又は横にして使うことが出来る。第
23図に示す形式では、患者は不動のまゝであつ
てよく、磁石が必要に応じて垂直方向に移動す
る。
179は、閉じた円筒形のコイル巻型に一連のコ
イルを設けた磁石よりも、患者の視野が一層大き
い。開放形磁石は、作像しようとする患者261
を立たせて、又は横にして使うことが出来る。第
23図に示す形式では、患者は不動のまゝであつ
てよく、磁石が必要に応じて垂直方向に移動す
る。
マサチユーセツツ州のCTIクライオジエニツク
ス社から入手し得る1020形クライオダイン極低温
冷却器を60Hz電源で運転した時に典型的な冷却能
力が第24図に示されている。この図は、異なる
実施例の超導電磁石に使つた時の、極低温冷却器
の動作点をも示している。磁石の冷却負荷は大体
次の通りである。
ス社から入手し得る1020形クライオダイン極低温
冷却器を60Hz電源で運転した時に典型的な冷却能
力が第24図に示されている。この図は、異なる
実施例の超導電磁石に使つた時の、極低温冷却器
の動作点をも示している。磁石の冷却負荷は大体
次の通りである。
Nb3Sn巻線
放 射 0.110
導 電 0.090
電流導線、銅 0.600
極低温冷却器の第2段の熱負荷 0.800ワツト
放射遮蔽体
放 射 8.6
導 電 2.0
電流導線、銅 4.8
極低温冷却器の第1段の熱負荷 15.4ワツト
始動の際、極低温器を動作させ、電源が傾斜状
に、電流導線を通る電流が一定の50アンペアにな
るまで徐々に上昇する。この傾斜状の変化の際、
コイルの各層にある導電ループに電流が誘起され
る。然し、こう云う電流は、電流の変化が徐々で
あるから問題にならない。一旦超導電動作に達し
たら、コイルは超導電であるが、電源は接続した
まゝにしておいてよい。コイルを接続する銅棒及
び電流導線は抵抗損失がある。然し、こう云う損
失は余り大きくなく、磁石のインダクタンスが大
きく、抵抗値が小さいことにより、時定数が大き
い。
に、電流導線を通る電流が一定の50アンペアにな
るまで徐々に上昇する。この傾斜状の変化の際、
コイルの各層にある導電ループに電流が誘起され
る。然し、こう云う電流は、電流の変化が徐々で
あるから問題にならない。一旦超導電動作に達し
たら、コイルは超導電であるが、電源は接続した
まゝにしておいてよい。コイルを接続する銅棒及
び電流導線は抵抗損失がある。然し、こう云う損
失は余り大きくなく、磁石のインダクタンスが大
きく、抵抗値が小さいことにより、時定数が大き
い。
動作中、放射及び伝導によつて磁石の表面に運
ばれた全ての熱は、極低温冷却器によつて取去つ
て、超導電線の温度が遷移温度より上昇してクエ
ンチを起さない様にしなければならない。
ばれた全ての熱は、極低温冷却器によつて取去つ
て、超導電線の温度が遷移温度より上昇してクエ
ンチを起さない様にしなければならない。
クエンチが生じた場合、導電性の箔のループ
が、磁界の減少によりループ内に誘起された電流
を通し始める。ループが発熱し、クエンチ状態を
急速に他のコイルにまで拡げる。クエンチが他の
コイルに急速に拡がらなければ、磁石の全ての蓄
積エネルギは、始めにクエンチが発生した地点で
散逸しなければならなくなり、線を過熱してそれ
を破壊する。
が、磁界の減少によりループ内に誘起された電流
を通し始める。ループが発熱し、クエンチ状態を
急速に他のコイルにまで拡げる。クエンチが他の
コイルに急速に拡がらなければ、磁石の全ての蓄
積エネルギは、始めにクエンチが発生した地点で
散逸しなければならなくなり、線を過熱してそれ
を破壊する。
一緒に巻装する安定材は、層毎に超導電体には
んだ付けした場合、クエンチ状態になつた超導電
線の部分と並列の小さい抵抗を構成し、クエンチ
を生じた超導電体に通る電流を減少させる。
んだ付けした場合、クエンチ状態になつた超導電
線の部分と並列の小さい抵抗を構成し、クエンチ
を生じた超導電体に通る電流を減少させる。
この発明の実施例の超導電磁石に対する電流導
線は、消耗性極低温剤を使つていないから、ヘリ
ウム蒸気で冷却することによつて超導電磁石への
伝導による熱伝達を少なくすると共に、導線の低
構成発熱を散逸することが出来ない。使われる電
流導線は、極低温冷却器の第1段及び第2段に熱
的に連結されて、超導電コイルに達する前に熱を
遮る。
線は、消耗性極低温剤を使つていないから、ヘリ
ウム蒸気で冷却することによつて超導電磁石への
伝導による熱伝達を少なくすると共に、導線の低
構成発熱を散逸することが出来ない。使われる電
流導線は、極低温冷却器の第1段及び第2段に熱
的に連結されて、超導電コイルに達する前に熱を
遮る。
この発明で使われる極低温冷却器では、銅の様
な抵抗性金属導体が、300〓の周囲温度にある極
低温槽の外部から、動作中は50〓の温度を持つ極
低温冷却器の第1段までの導線部分として使われ
る。抵抗性金属導体は、50〓にある極低温冷却器
の第1段から10〓にある第2段までの導線部分と
しても使われる。電流導線によるヒート・ステー
シヨンへの伝導による熱伝達を最小限に抑える
為、所定の電流に対する導線の縦横比を最適にし
なければならない。
な抵抗性金属導体が、300〓の周囲温度にある極
低温槽の外部から、動作中は50〓の温度を持つ極
低温冷却器の第1段までの導線部分として使われ
る。抵抗性金属導体は、50〓にある極低温冷却器
の第1段から10〓にある第2段までの導線部分と
しても使われる。電流導線によるヒート・ステー
シヨンへの伝導による熱伝達を最小限に抑える
為、所定の電流に対する導線の縦横比を最適にし
なければならない。
抵抗性金属導体の抵抗性発熱が断面積に対する
長さ(I/A)に正比例し、一層低温のヒート・
ステーシヨンに対する伝導による熱伝達がL/A
に反比例するので、一層低温のステーシヨンに伝
導によつて伝達される熱が最小になる様な最適の
L/Aがある。その長さに沿つて比抵抗が殆んど
一定である抵抗性導線では、温度の低いステーシ
ヨンに伝達される最小の熱は、導線部分の抵抗性
発熱に温度の高いステーシヨンから伝達された伝
導による熱を加えたものゝ半分に等しい。縦横比
をこの様に調節すると、温度の高いステーシヨン
から伝達される正味の熱は、抵抗性発熱の残り半
分が、このステーシヨンから伝達された伝導によ
る熱と釣合う為に、ゼロである。50アンペアの電
流に対し、縦横比を最適にした電流導線の電流分
布が、第25図に示されている。10〓及び50〓の
ヒート・ステーシヨンの間を伸びる導線が、50〓
のヒート・ステーシヨンに近付く時の温度分布の
勾配が水平になり、抵抗並びに伝導による熱の流
れが釣合うことを示している。同様に、50〓のヒ
ート・ステーシヨンと周囲との間の電流導線の温
度分布の勾配は、導線が周囲温度に近付く時、水
平である。
長さ(I/A)に正比例し、一層低温のヒート・
ステーシヨンに対する伝導による熱伝達がL/A
に反比例するので、一層低温のステーシヨンに伝
導によつて伝達される熱が最小になる様な最適の
L/Aがある。その長さに沿つて比抵抗が殆んど
一定である抵抗性導線では、温度の低いステーシ
ヨンに伝達される最小の熱は、導線部分の抵抗性
発熱に温度の高いステーシヨンから伝達された伝
導による熱を加えたものゝ半分に等しい。縦横比
をこの様に調節すると、温度の高いステーシヨン
から伝達される正味の熱は、抵抗性発熱の残り半
分が、このステーシヨンから伝達された伝導によ
る熱と釣合う為に、ゼロである。50アンペアの電
流に対し、縦横比を最適にした電流導線の電流分
布が、第25図に示されている。10〓及び50〓の
ヒート・ステーシヨンの間を伸びる導線が、50〓
のヒート・ステーシヨンに近付く時の温度分布の
勾配が水平になり、抵抗並びに伝導による熱の流
れが釣合うことを示している。同様に、50〓のヒ
ート・ステーシヨンと周囲との間の電流導線の温
度分布の勾配は、導線が周囲温度に近付く時、水
平である。
50〓のヒート・ステーシヨンから10〓のヒー
ト・ステーシヨンへの導線部分に高温セラミツク
超導電体を使つた場合、この導線部分に於ける抵
抗性発熱がゼロであり、この部分に対しては最適
の導線の縦横比がない。セラミツク超導電体の導
線部分は、必要な電流Iを通す様に十分大きく作
り、導線の長さを十分長くして、10〓のヒート・
ステーシヨンへの伝導による熱伝達が許容し得る
ものになる様にする。材料の臨界電流密度JCが温
度Tと共に急に減少する為、導線の断面積Aは次
式のように温度に対して反比例する形で変えて、 A=[I/J]>[I/Jc(T)] しかも十分な安全余裕(Jc−J)/Jcが約10乃
至30%になる様にしなければならない。こゝでJ
がセラミツク導線の実際の電流密度であり、Iが
電流である。
ト・ステーシヨンへの導線部分に高温セラミツク
超導電体を使つた場合、この導線部分に於ける抵
抗性発熱がゼロであり、この部分に対しては最適
の導線の縦横比がない。セラミツク超導電体の導
線部分は、必要な電流Iを通す様に十分大きく作
り、導線の長さを十分長くして、10〓のヒート・
ステーシヨンへの伝導による熱伝達が許容し得る
ものになる様にする。材料の臨界電流密度JCが温
度Tと共に急に減少する為、導線の断面積Aは次
式のように温度に対して反比例する形で変えて、 A=[I/J]>[I/Jc(T)] しかも十分な安全余裕(Jc−J)/Jcが約10乃
至30%になる様にしなければならない。こゝでJ
がセラミツク導線の実際の電流密度であり、Iが
電流である。
第26図は真空ハウジング260内の極低温冷
却器のスリーブの低温端部分を示す。2本の真直
ぐなセラミツク導線261が極低温冷却器のスリ
ーブの夫々50〓及び10〓のステーシヨン263,
265から伸びていて、導線は先細になつてい
て、導線は高温側の端で断面積が一層大きくなる
様になつている。セラミツク導線は夫々50〓及び
10〓のヒート・ステーシヨン263,261に熱
的に連結される。周囲(300〓)及び50〓のヒー
ト・ステーシヨンの間にある導線の高温部分は、
動作電流の時、50〓のステーシヨンに伝達される
熱を最小限にする様に最適にしたL/Aを持つ銅
の導体で構成される。一般的に、導線は銀でメタ
ライズすべきである。1つの方法はスパツタリン
グであり、別の方法は銀エポキシを使うことであ
る。セラミツク導線261は電流の導電接続部を
作る領域で、銀装填エポキシで被覆する。セラミ
ツクを処理する際、エポキシが蒸発し、銀の被覆
を残し、銅の導線をそれにはんだ付けすることが
出来る。抵抗性金属導体が、インジウムはんだの
様な比抵抗の小さいはんだを用いて、10〓のヒー
ト・ステーシヨンの所でセラミツク導線にはんだ
付けされる。周囲から伸びる銅の導線は、50〓の
ヒート・ステーシヨンの近くでセラミツク導線に
はんだ付けされる。セラミツク導線は、例えば、
両側を銅又はニツケルでメタライズし、メタライ
ズしたセラミツク導線と極低温冷却器のスリーブ
のヒート・ステーシヨンとの間にはんだ付けした
ベリリア又はアルミナを使つて、熱的に連結する
ことが出来る。これは1988年7月5日に出願され
た係属中の米国特許第215131号を参照されたい。
却器のスリーブの低温端部分を示す。2本の真直
ぐなセラミツク導線261が極低温冷却器のスリ
ーブの夫々50〓及び10〓のステーシヨン263,
265から伸びていて、導線は先細になつてい
て、導線は高温側の端で断面積が一層大きくなる
様になつている。セラミツク導線は夫々50〓及び
10〓のヒート・ステーシヨン263,261に熱
的に連結される。周囲(300〓)及び50〓のヒー
ト・ステーシヨンの間にある導線の高温部分は、
動作電流の時、50〓のステーシヨンに伝達される
熱を最小限にする様に最適にしたL/Aを持つ銅
の導体で構成される。一般的に、導線は銀でメタ
ライズすべきである。1つの方法はスパツタリン
グであり、別の方法は銀エポキシを使うことであ
る。セラミツク導線261は電流の導電接続部を
作る領域で、銀装填エポキシで被覆する。セラミ
ツクを処理する際、エポキシが蒸発し、銀の被覆
を残し、銅の導線をそれにはんだ付けすることが
出来る。抵抗性金属導体が、インジウムはんだの
様な比抵抗の小さいはんだを用いて、10〓のヒー
ト・ステーシヨンの所でセラミツク導線にはんだ
付けされる。周囲から伸びる銅の導線は、50〓の
ヒート・ステーシヨンの近くでセラミツク導線に
はんだ付けされる。セラミツク導線は、例えば、
両側を銅又はニツケルでメタライズし、メタライ
ズしたセラミツク導線と極低温冷却器のスリーブ
のヒート・ステーシヨンとの間にはんだ付けした
ベリリア又はアルミナを使つて、熱的に連結する
ことが出来る。これは1988年7月5日に出願され
た係属中の米国特許第215131号を参照されたい。
第27図及び第28図は2つの先細形の螺旋形
高温セラミツク超導電体271,273を示す。
これは酸化イツトリウム・バリウム銅
(YBa2Cu3Ox)の様な1本の円柱形のセラミツク
超導電体で作ることが出来る。セラミツク導線が
夫々50〓のヒート・ステーシヨン263から10〓
のヒート・ステーシヨン265へ伸び、50〓及び
10〓のヒート・ステーシヨンに結合される。セラ
ミツク導線は、それを金装填エポキシで被覆する
こと等によつて銀でメタライズする。このエポキ
シが、加熱の時、銀の被覆を残し、抵抗性金属導
体を10〓のヒート・ステーシヨンの所で銀被覆の
セラミツク導線にはんだ付けすることが出来る様
にする。インジウムはんだの様な抵抗値の小さい
はんだを使うことが好ましい。各々の周囲温度か
らの電流導線は、50〓のヒート・ステーシヨンの
近くでセラミツク導線にはんだ付けされる。
高温セラミツク超導電体271,273を示す。
これは酸化イツトリウム・バリウム銅
(YBa2Cu3Ox)の様な1本の円柱形のセラミツク
超導電体で作ることが出来る。セラミツク導線が
夫々50〓のヒート・ステーシヨン263から10〓
のヒート・ステーシヨン265へ伸び、50〓及び
10〓のヒート・ステーシヨンに結合される。セラ
ミツク導線は、それを金装填エポキシで被覆する
こと等によつて銀でメタライズする。このエポキ
シが、加熱の時、銀の被覆を残し、抵抗性金属導
体を10〓のヒート・ステーシヨンの所で銀被覆の
セラミツク導線にはんだ付けすることが出来る様
にする。インジウムはんだの様な抵抗値の小さい
はんだを使うことが好ましい。各々の周囲温度か
らの電流導線は、50〓のヒート・ステーシヨンの
近くでセラミツク導線にはんだ付けされる。
従つて、磁石の極低温槽の10〓及び50〓のヒー
ト・ステーシヨンに熱結合されたスリーブ内にあ
る極低温冷却器は、最適の縦横比を持つ抵抗性金
属導体又はセラミツク超導電体を使つた時、10〓
のステーシヨンの所で電流導線から受ける熱負荷
を無視し得る。10〓のステーシヨンに於ける冷却
容量が制限されており、ヒート・ステーシヨンが
電流導線から受ける熱負荷が無視し得るが、50〓
のヒート・ステーシヨンに於ける導線の熱負荷
は、この温度で利用し得る冷却容量を増加するこ
とによつて、容易に処理することが出来る。
ト・ステーシヨンに熱結合されたスリーブ内にあ
る極低温冷却器は、最適の縦横比を持つ抵抗性金
属導体又はセラミツク超導電体を使つた時、10〓
のステーシヨンの所で電流導線から受ける熱負荷
を無視し得る。10〓のステーシヨンに於ける冷却
容量が制限されており、ヒート・ステーシヨンが
電流導線から受ける熱負荷が無視し得るが、50〓
のヒート・ステーシヨンに於ける導線の熱負荷
は、この温度で利用し得る冷却容量を増加するこ
とによつて、容易に処理することが出来る。
この発明では、安定な電源に導線を永久接続す
ることによつて、磁石に電力を供給する。この電
源は、銅のブスバー、電流導線及び超導電体の重
ね継ぎに於ける抵抗によつて失われた電力を供給
する。導線が偶発的に切れた場合、又はセラミツ
ク超導電体の導線のクエンチが生じた場合、アー
クが発生しない様にする為、磁石にダイオードを
接続して、連続的な電池通路を作る。電流導線を
接続して、それが正しく動作している時の動作
中、ダイオードの両端の電圧をそれを導電させる
程にならない。導線の電流が遮断されると、ダイ
オードの両端の電圧が増加し、ダイオードを導電
させる。
ることによつて、磁石に電力を供給する。この電
源は、銅のブスバー、電流導線及び超導電体の重
ね継ぎに於ける抵抗によつて失われた電力を供給
する。導線が偶発的に切れた場合、又はセラミツ
ク超導電体の導線のクエンチが生じた場合、アー
クが発生しない様にする為、磁石にダイオードを
接続して、連続的な電池通路を作る。電流導線を
接続して、それが正しく動作している時の動作
中、ダイオードの両端の電圧をそれを導電させる
程にならない。導線の電流が遮断されると、ダイ
オードの両端の電圧が増加し、ダイオードを導電
させる。
ニオブ錫超導電線に作つた継目は非超導電であ
るが、抵抗値が非常に小さい。超導電線だけを使
つて、銅のブスバーとか或いは永久持続の導線を
使わなければ、磁石の抵抗値は約10-8オームであ
る。磁石のインダクタンスは、図示の実施例で
は、160乃至1600ヘンリーにわたつて変化するが、
磁界強度に関係する。一旦超導電コイルに電流が
設定されると、磁石回路の長い時定数(何千年)
により、事実上永続的な動作が得られ、磁石内に
安定な磁界が得られる。
るが、抵抗値が非常に小さい。超導電線だけを使
つて、銅のブスバーとか或いは永久持続の導線を
使わなければ、磁石の抵抗値は約10-8オームであ
る。磁石のインダクタンスは、図示の実施例で
は、160乃至1600ヘンリーにわたつて変化するが、
磁界強度に関係する。一旦超導電コイルに電流が
設定されると、磁石回路の長い時定数(何千年)
により、事実上永続的な動作が得られ、磁石内に
安定な磁界が得られる。
この発明を幾つかの実施例について具体的に図
示して説明してきたが、当業者であれば、この発
明の範囲内で、細部に種々の変更を加えることが
出来ることは明らかであろう。
示して説明してきたが、当業者であれば、この発
明の範囲内で、細部に種々の変更を加えることが
出来ることは明らかであろう。
第1図は超導電磁石の一部分の軸方向に沿つた
断面図、第2図は第1図の超導電コイルの接続に
使われる銅コネクタ部分を示す部分断面斜視図、
第3図は超導電巻線及び重ね巻き線を所定位置に
おいた第2図の銅コネクタ部分の部分断面斜視
図、第4図は第1図の巻型の巻線スロツト部分
を、巻線の層を取巻く導電性の箔ループと共に示
す部分断面斜視図、第5図は第1図の磁石の端面
を一部破断して、半径方向ケーブル懸架部を示す
部分的な端面図、第6図は第1図の磁石の一部分
を破断して、軸方向ケーブル懸架部を示す斜視
図、第7図はコイル巻型から熱放射遮蔽体を支持
するのに使われるスペーサを示す、磁石の一部分
の断面図、第8図は半径方向外向きに伸びるスペ
ーサを示す断面図、第9図は半径方向内向きに伸
びるスペーサを示す断面図、第10図は軸方向に
沿つた超導電磁石の一部分の断面図、第11図は
第10図の磁石の一部破断部分的端面図、第12
図は異なる動作温度に於ける磁石の負荷線を電流
及び磁界強度の関数として示すグラフ、第13図
は抵抗形及び超導電コイルを持つ開放混成形磁石
の斜視図、第14図は第13図の線14−14で
切つた断面図、第15図は第13図の線15−1
5で切つた断面図、第16図は別の実施例の混成
形磁石の斜視図、第17図は第16図の線17−
17で切つた断面図、第18図は第16図の線1
8−18で切つた断面図、第19図は第16図の
磁石で超導電コイルが巻装される様子を示す、一
部分を断面で示し、一部分を分解した斜視図、第
20図はこじんまりした開放形超導電磁石の一部
分を断面で示した側面図、第21図はこじんまり
した開放形超導電磁石の一部分を断面で示した斜
視図、第22図は磁石の中孔の中に患者を配置し
た開放混成形磁石の斜視図、第23図は垂直方向
に可動であつて、患者を立つた姿勢で収容する開
放混成形磁石の斜視図、第24図は極低温冷却器
に加えられる熱負荷の関数として、極低温冷却器
の第1段及び第2段の温度を示すグラフ、第25
図は所定の電流に対して長さと面積の比を最適に
した抵抗性電流導線に於ける温度分布を示すグラ
フ、第26図は第1段及び第2段の間に先細の超
導電セラミツク導線を持つ極低温冷却器の低温側
の端の一部分を切欠いた斜視図、第27図は第1
段及び第2段の間に先細の螺旋形超導電電流導線
を持つ極低温冷却器の低温側の端の一部分を切欠
いた斜視図、第28図は第27図の先細の螺旋形
セラミツク超導電導線の側面図である。 [主な符号の説明]、11:超導電磁石、1
3:エポキシ含浸巻線、15:真空ハウジング、
17,18,19,20,21,22:巻線、2
5:コイル巻型、27,31:銅コネクタ、3
5:超導電線、37:安定材のストランド、4
1:硝子織布、43:銅箔、57:殻体、61,
63:ブスバー、65:熱放射遮蔽体、67,6
8,69,93,94,95:ケーブル、73
a,73b,75a,76b:ケーブル緊張材、
97:トラニオン、101:滑車、111,11
7,121:スペーサ、123:極低温冷却器。
断面図、第2図は第1図の超導電コイルの接続に
使われる銅コネクタ部分を示す部分断面斜視図、
第3図は超導電巻線及び重ね巻き線を所定位置に
おいた第2図の銅コネクタ部分の部分断面斜視
図、第4図は第1図の巻型の巻線スロツト部分
を、巻線の層を取巻く導電性の箔ループと共に示
す部分断面斜視図、第5図は第1図の磁石の端面
を一部破断して、半径方向ケーブル懸架部を示す
部分的な端面図、第6図は第1図の磁石の一部分
を破断して、軸方向ケーブル懸架部を示す斜視
図、第7図はコイル巻型から熱放射遮蔽体を支持
するのに使われるスペーサを示す、磁石の一部分
の断面図、第8図は半径方向外向きに伸びるスペ
ーサを示す断面図、第9図は半径方向内向きに伸
びるスペーサを示す断面図、第10図は軸方向に
沿つた超導電磁石の一部分の断面図、第11図は
第10図の磁石の一部破断部分的端面図、第12
図は異なる動作温度に於ける磁石の負荷線を電流
及び磁界強度の関数として示すグラフ、第13図
は抵抗形及び超導電コイルを持つ開放混成形磁石
の斜視図、第14図は第13図の線14−14で
切つた断面図、第15図は第13図の線15−1
5で切つた断面図、第16図は別の実施例の混成
形磁石の斜視図、第17図は第16図の線17−
17で切つた断面図、第18図は第16図の線1
8−18で切つた断面図、第19図は第16図の
磁石で超導電コイルが巻装される様子を示す、一
部分を断面で示し、一部分を分解した斜視図、第
20図はこじんまりした開放形超導電磁石の一部
分を断面で示した側面図、第21図はこじんまり
した開放形超導電磁石の一部分を断面で示した斜
視図、第22図は磁石の中孔の中に患者を配置し
た開放混成形磁石の斜視図、第23図は垂直方向
に可動であつて、患者を立つた姿勢で収容する開
放混成形磁石の斜視図、第24図は極低温冷却器
に加えられる熱負荷の関数として、極低温冷却器
の第1段及び第2段の温度を示すグラフ、第25
図は所定の電流に対して長さと面積の比を最適に
した抵抗性電流導線に於ける温度分布を示すグラ
フ、第26図は第1段及び第2段の間に先細の超
導電セラミツク導線を持つ極低温冷却器の低温側
の端の一部分を切欠いた斜視図、第27図は第1
段及び第2段の間に先細の螺旋形超導電電流導線
を持つ極低温冷却器の低温側の端の一部分を切欠
いた斜視図、第28図は第27図の先細の螺旋形
セラミツク超導電導線の側面図である。 [主な符号の説明]、11:超導電磁石、1
3:エポキシ含浸巻線、15:真空ハウジング、
17,18,19,20,21,22:巻線、2
5:コイル巻型、27,31:銅コネクタ、3
5:超導電線、37:安定材のストランド、4
1:硝子織布、43:銅箔、57:殻体、61,
63:ブスバー、65:熱放射遮蔽体、67,6
8,69,93,94,95:ケーブル、73
a,73b,75a,76b:ケーブル緊張材、
97:トラニオン、101:滑車、111,11
7,121:スペーサ、123:極低温冷却器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 超導電コイルの消耗性極低温剤、極低温液体
又は蒸気による冷却を必要としない磁気共鳴作像
用の磁石に於て、超導電線の樹脂含浸コイルと、
該樹脂よりも熱伝導度が大きく、前記樹脂含浸コ
イルの少なくとも1つの面の長さに沿つて前記樹
脂含浸コイルに接触する熱伝導手段と、前記樹脂
含浸コイル及び熱伝導手段から離れていて、それ
を取囲む熱放射遮蔽体と、該遮蔽体、前記熱伝導
手段及び樹脂含浸コイルを支持していて、前記遮
蔽体から離れていると共にそれを取囲む真空にひ
くことが可能なハウジングと、該ハウジング内に
取付けられた多段形極低温冷却器とを有し、該冷
却器の1つの段が前記遮蔽体に熱結合され、別の
段は前記熱伝導手段に熱結合されて他の段よりも
一層低い温度を達成することが可能であり、これ
により前記超導電線が、極低温液体又は蒸気中に
浸漬しなくても、真空中でクエンチを生じること
なく超導電状態で動作できる様にした磁石。 2 前記樹脂含浸コイルが、動作中、超導電線の
フープ応力を減らす為の包帯体を有する請求項1
記載の磁石。 3 前記コイルが真空圧力含浸コイルよりなる請
求項1記載の磁石。 4 同じ直径及び同じターン数を持つ超導電線の
第1及び第2の樹脂含浸円形コイルと、 何れも前記樹脂よりも熱伝導度が大きく、各々
の前記樹脂含浸コイルの少なくとも1つの面の長
さに沿つて夫々前記第1及び第2の樹脂含浸コイ
ルに接触する第1及び第2の熱伝導手段と、 前記樹脂よりも熱伝導度が高く、離散的な位置
で前記第1及び第2のコイル上の前記熱伝導手段
と熱結合すると共に、各々の前記コイルの幾何学
的な中心が仮想の同じ軸方向の線上に来る様にし
て、前記コイルを互いに平行に隔てる複数個の熱
伝導支持手段と、 前記第1のコイル及び前記第2のコイルから隔
たつて、それらを個別に包み込むと共に、各々の
前記支持手段を個別に取巻く熱放射遮蔽体と、 該遮蔽体から隔たつていて、それを包み込む真
空にひくことが出来る極低温槽ハウジングと、 該ハウジング内に取付けられていて、高温段が
前記遮蔽体に熱結合され、低温段が前記熱伝導手
段に熱結合されている2段形極低温冷却器と、 複数個のブラケツト手段と、 電流を通す線で作られた第3及び第4の円形コ
イルであつて、当該第3及び第4のコイルは何れ
も同じ直径で同じターン数を持ち、その直径は前
記第1及び第2のコイルの直径よりも小さく、ま
た当該第3及び第4のコイルは前記複数個のブラ
ケツト手段により、夫々前記第1及び第2のコイ
ルと大体同じ平面内に支持されて、当該第3及び
第4のコイルの幾何学的な中心が前記第1及び第
2のコイルの中心と同じ仮想の軸方向の線上にあ
る様に配置された当該第3及び第4のコイルとを
有する開放形の磁気共鳴作像用の磁石。 5 前記熱伝導手段が何れもL字形断面を持つ2
つの非磁性金属リングで構成されていて、前記第
1及び第2の樹脂含浸コイルの外径に夫々1つの
リングが締りばねになつている請求項4記載の磁
石。 6 前記第1及び第2のコイルの上にフープ応力
を減少する為の包帯体が巻付けられている請求項
5記載の磁石。 7 前記ハウジングの内側に熱絶縁材料からなる
3つの同心の管が配置されており、第1の管が第
2の管によつて取囲まれ、第2の管が第3の管に
よつて取囲まれ、第1の管が前記第2のコイルに
結合されていて前記遮蔽体内の開口を通抜け、更
に、前記第1の管の他端を前記第2の管の1端に
固着する第1のキヤツプ手段と、前記第2の管の
他端及び前記第3の管の端を固着する第2のキヤ
ツプ手段とを有し、該第2のキヤツプ手段は前記
遮蔽体に固着され、前記第3の管の他端が前記ハ
ウジングに固着され、前記同心の管及び前記第1
及び第2のキヤツプ手段が前記ハウジングから前
記第1及び第2のコイル及び前記遮蔽体を支持し
ている請求項4記載の磁石。 8 前記熱伝導手段がその周りに前記超導電線の
コイルを巻装した2つの非磁性金属コイル巻型を
有している請求項4記載の磁石。 9 前記超導電線のコイルの上に高強度ワイヤの
包帯体が巻付けられている請求項8記載の磁石。 10 同じ直径及び同じターン数を持つ、超導電
線の第1及び第2の樹脂含浸円形コイルと、 前記第1及び第2のコイルよりも直径が小さい
が、同じ直径を持つと共に同じターン数を有する
超導電線の第3及び第4の樹脂含浸円形コイル
と、 前記樹脂よりも熱伝導度が高い第1及び第2の
熱伝導手段であつて、当該第1の熱伝導手段が前
記第1及び第3の樹脂含浸コイルの各々の少なく
とも1つの面の長さに沿つてこれらのコイルに接
触し、当該第2の熱伝導手段が前記第2及び第4
の樹脂含浸コイルの各々の少なくとも1つの面の
長さに沿つてこれらのコイルに接触している当該
第1及び第2の熱伝導手段と、 前記樹脂よりも熱伝導度が高く、離散的な位置
で前記第1及び第2の熱伝導手段に熱結合し、か
つ全てのコイルの幾何学的な中心が仮想の同じ軸
方向の線上に来る様にして、前記第1及び第2の
コイルを互いに平行に隔てると共に前記第3及び
第4のコイルを互いに平行に隔てる複数個の熱伝
導支持手段と、 前記第1及び第3のコイル及び前記第1の熱伝
導手段から隔たつて、それらを一緒に包み込むと
共に、それとは別個に前記第2及び第4のコイル
及び前記第2の熱伝導手段を一緒に包み込み、さ
らに前記複数個の支持手段を夫々個別に包み込む
熱放射遮蔽体と、 該遮蔽体から隔たつていて、それを包み込む真
空にひくことが出来る極低温槽ハウジングと、 該ハウジング内に取付けられた多段形極低温冷
却器であつて、その1つの段が前記遮蔽体に熱結
合され、もう1つの段が前記第2の熱伝導手段に
結合されて他の段よりも一層低い温度を達成する
ことが出来る当該多段形極低温冷却器とを有する
開放形の磁気共鳴作像用の磁石。 11 外面に円周方向のスロツトを持つと共に該
円周方向スロツトを結合する軸方向スロツトを持
つ中空の円筒形の繊維補強プラスチツク・コイル
巻型と、前記軸方向スロツトに接着によつて結合
された銅のブスバーと、前記円周方向のスロツト
内に巻装され、その初めを前記ブスバーの1端に
はんだ付けすると共に、その終りを前記ブスバー
の反対側にはんだ付けした超導電線と、前記スロ
ツト内の超導電線の巻線を包み込む包帯体と、前
記コイル巻型の外面を包み込む伝導性殻体と、前
記コイル巻型の内部に含浸されて前記巻線を取巻
く樹脂と、前記コイル巻型を取囲む放射遮蔽体
と、該放射遮蔽体を包み込む真空ハウジングと、
前記ハウジングから前記コイル巻型及び放射遮蔽
体を支持する懸架手段と、第1段が前記遮蔽体に
熱結合され、第2段が前記殻体に熱結合された2
段形極低温冷却器とを有する磁気共鳴用超導電磁
石。 12 前記ブスバーが前記円周方向のスロツトに
沿つて途中まで伸びる円周方向部分を持ち、前記
超導電線が該ブスバーの円周方向部分にはんだ付
けされている請求項11記載の磁気共鳴用超導電
磁石。
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