Выпуски бюллетеня

ТомНомер
13 1
12 1 2 3 4 5 6
11 1 2 3 4 5 6
10 1 2 3 4 5
9 1 2 3 4 5
8 1 2 3 4 5
7 1
6 1 2 3 4
5 1 2 3 4 5 6
4 1 2 3 4 5 6
3 1 2 3 4 5 6
2 1 2 3 4 5
1 1 2
0 0

Тематический указатель

Япония: на пути к МРТ сверхвысокого разрешения

2015, Tом 12, выпуск 4
Тематика: ВТСП устройства

Магнитно-резонансные томографы сверхвысокого разрешения являются мощнейшим исследовательским инструментом. Магнитные поля с индукцией 7-11 Тл позволяют получать изображения с разрешающей способностью в несколько раз лучшей, чем у томографов, широко используемых в клиниках. Более того, появляется возможность получать ЯМР изображение не только по водороду, но и по углероду, кислороду, азоту и фосфору, что выводит томографию на качественно иной уровень.  В силу чрезвычайной сложности, дороговизны, большой массы и габаритных размеров в мире насчитываются считанные единицы таких установок. Использование ВТСП-2 проводников позволит сократить размеры томографа сверхвысокого разрешения до величины обычного томографа. Также, становится возможным использование охлаждения от криокулера через систему тепловых мостов, что позволит полностью отказаться от жидкого гелия. Созданию ВТСП-2 томографов пока препятствует два обстоятельства: высокая цена на ВТСП проводник и низкая однородность магнитного поля, обусловленная экранирующими токами.

Специалисты компании Тошиба совместно с учеными из университетов Осаки, Хоккайдо, Васеды и Киото уже несколько лет ведут разработку ВТСП томографа сверхвысокого разрешения [1]. В 2015 г. планируется создать макетный образец с индукцией 10 Тл в теплом отверстии диаметром 100 мм (см. Рис. 1). К 2017 г. предполагается создать прототип томографа с полем 7 Тл и рабочим отверстием диаметром 300 мм. Для изготовления такого ВТСП соленоида потребуется около 100 км проводника. ВТСП обмотки планируется охлаждать от криокулера при помощи тепловых мостов и прокачки теплообменного газа (гелия).

Рис. 1. Макетный образец и прототип ВТСП МРТ сверхвысокого разрешения.

Основные усилия исследователей сосредоточены на борьбе с экранирующими токами в ВТСП-2 обмотках. В исследовательских целях был изготовлен ВТСП соленоид с внутренним диаметром 50 мм, внешним диаметром 129 мм и высотой обмотки104 мм (см. Рис. 2). Соленоид был намотан по галетной технологии. Соленоид был испытан при температуре 10 К и токе до 129 А. Магнитное поле в центре соленоида достигало 5,8 Тл. Ток в обмотке линейно нарастал в течение 30 минут, затем 30 минут поддерживался постоянным, после чего за 30 минут линейно спадал до нуля. Магнитное поле, создаваемое экранирующими токами, измерялось пятью датчиками Холла, расположенными на оси соленоида, и достигало 0,4 Тл. Эффект от экранирующих токов оказался более сильным, чем предсказания расчетной модели (см. Рис. 2).

Для борьбы с экранирующими токами планируется использовать скрайбированный проводник с двумя и с четырьмя ВТСП жилами (см. Рис. 3). Изготовлены модельные обмотки с внутренним диаметром 50 мм и внешним диаметром 94 мм из  скрайбированного и обычного ВТСП проводника, результаты их испытаний пока еще не опубликованы.

Для исследования влияния на ВТСП обмотку пондеромоторных сил и механических напряжений, возникающих в процессе охлаждения и отогрева, было изготовлено две модельных галетных обмотки с внутренними диаметрами 100 мм и 400 мм.

Рис. 2. Модельный ВТСП соленоид (a), его геометрические размеры и схема расположения датчиков Холла (b), зависимости экранирующего магнитного поля от тока: расчет и эксперимент (c)

 

Рис. 3. Скрайбирование ВТСП проводника.

Необходимо отметить, что все ВТСП обмотки прошли импрегнирование по разработанной в компании Тошиба технологии, основанной на введение в обмотку фторопластовых прокладок, снижающих радиальные механические напряжения до безопасного для ВТСП проводника уровня [2]. Многократные испытания модельных обмоток не показали деградации токонесущей способности ВТСП.

 

 

1. Taizo Tosakaa, Hiroshi Miyazakia, Sadanori Iwaia, et. al., "Project Overview of HTS Magnet for Ultra-high-field MRI System", Physics Procedia 65 217 (2015).  

2. Miyazaki H., Iwai S., Tosaka T., Tasaki K., Ishii Y.,” Degradation-Free Impregnated YBCO Pancake Coils by Decreasing Radial Stress in the Windings and Method for Evaluating Delamination Strength of YBCO-Coated Conductors”, IEEE Trans. Appl.Supercond., 24, N 3, 4600905 (2014)

В.И.Щербаков

Главная | Новости | Бюллетень | Конференции | Поиск публикаций в базе данных | Новое в базе данных
Российские организации | Энциклопедия | Цели сайта | Контакты | Полезные ссылки | Карта сайта | Помощь

© Copyright 2006-2012. Использование материалов сайта возможно только с обязательной ссылкой на сайт.
Свои замечания и пожелания вы можете направлять по адресу perst@isssph.kiae.ru
Техническая поддержка Alexey, дизайн Teodor.