超导磁共振系统中的低温技术（序5）

王存航

四、氦气制冷机及冷水系统
液氦作为制冷剂在MRI系统中得到了广泛应用。然而氦在地球中的含量仅十亿分之三，在大气中也近占百万分子五，属稀有气体，加上液化工艺较复杂，其价格昂贵。氦气主要从天然气中获取。由于我国无富氦天然气（四川省自贡的天然气只含0.2~0.3%，而美国富氦天然气含量高达1~2%），目前主要依靠进口，这就大大增加了超导MRI系统的运行成本。
减低磁体的液氦消耗量一直是MRI磁体制造商追逐的目标之一。目前，广泛应用于磁体冷却系统来减少其蒸发。磁体冷却系统通常有磁体中的液氮和液氦及液氦冷屏、冷头、压缩机和冷水机系统组成。
冷屏是磁体的组成部分之一。超导磁体通常设置两个冷屏，即80k和20k冷屏，两者的作用都是直接减少辐射传热，如果没有这两个冷屏，液氦的蒸发将会增加数万倍。在磁体的低温容器顶部换装与偶一个二级膨胀的冷头（制冷机），它提供冷氦气来维持冷屏的温度。氦压缩机和冷水机组都是与此配套的设备。氦压缩机中充以高纯度的氦气，并通过绝热金属软管与冷头相连。工作时，由冷头循环而来的热氦气（约17bar）被压缩至22bar左右，温度突然升高。此高温高压氦气在热交换器中与压缩机油交换热量，使得温度迅速下降，成为低温氦气。低温氦气经过油水分离器滤除其中的油滴，方送冷头制冷用。
氦压缩机所产生的热量最终由冷水机输出的冷水带走。如果水冷机出现故障，氦压缩机会因高温报警而立即停转，冷头自然就不能制冷。由于这时冷屏温度逐渐上升，辐射漏热增加，从而是液氦蒸发量成倍升高，液氦的消耗也将非常显著。由此可见，必须有可靠的 冷水机作为MRI安全运行的保证。目前，厂家配套的由单机和双机。一般用户均使用双机组、这种机组工作时，是一台机组工作、一旦机组有故障它会自动转换到另一台机组接力工作确保水冷系统正常运行。另外紧急情况下还可由自来水代替冷水，但自来水的流量要足够大
。  参考文献：核磁共振成像技术2001-国外英文版
                     医疗卫生杂志2007板经典维修案例
           
                整理： 河南  新安  新安县人民医院
                核磁共振室 主任医师      何 涛
                               副主任医师    李广勇
             医械设备科 维修工程师    王存航
                               设备科主任     韩武强

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