眾所周知，維持超導磁體超導狀態所用的制冷劑是價格昂貴的液氦。一個良好的、穩定的冷卻系統，不僅是超導環境存在的重要保證，而且能大大降低液氦的揮發，減輕磁共振運行成本。

１．１磁場的建立

超導型磁體的磁場建立是在超導環境中為超導線圈通電流而產生強磁場的。在理想狀態下，磁場一旦建立，只要維持超導線圈的超低溫環境，強磁場就長期存在。超導材料主要是鈮，鈦與銅的多絲復合線，它的工作溫度為４．２Ｋ（－２６８．８℃）。因此我們必須建立超導環境，將超導材料置于工作溫度４．２Ｋ下。

建立超導環境的過程是首先將超導型磁體的真空絕熱層抽真空，將內部壓力抽至約０．００１Ｐａ，然后將磁體預冷，把液氦容器腔內溫度降到接近４．２Ｋ，最后在磁體液氦容器中灌滿液氦，使超導線圈浸泡在液氦中。因此，磁共振的超導線圈用浸泡在低溫液氦中的方法以獲得其正常工作的超低溫環境，雖然磁體采用了真空絕熱結構，但由于結構支撐等多種因素，不可能完全阻止熱傳導，所以液氦會以蒸發的形式帶出導入的熱量，以維持４．２Ｋ的溫度。為減少液氦的蒸發，磁共振配備了制冷系統，提供降溫減少液氦蒸發。

１．２冷卻系統

磁共振冷卻系統是由液氦冷屏、冷頭、氦壓縮機和水冷機組四部分組成。液氦冷屏是磁體的組成部分之一，設有２０Ｋ、７０Ｋ兩級冷屏，二者的作用都是直接減少輻射傳導。

冷頭是制冷部件，通過兩級缸套端面的銦線圈將低溫高壓氦氣傳輸到磁共振的兩級冷屏上，為低溫容器中的液氦降溫，保持液氦中超導線圈的環境溫度，以隔絕結構導熱，降低液氦消耗。它又是一個膨脹機，經過氦壓縮機壓縮的低溫高壓氦氣在這里膨脹帶走周圍的熱量。冷頭的材料主要是絲綢膠木，兩級缸套分別以銅丸和鉛丸為蓄冷填料。

氦壓縮機主要為冷頭提供低溫高壓氦氣。氦壓縮機中充以高純度的氦氣，并通過軟管與冷頭相連，工作時，由冷頭循環來的熱氦氣，經過壓縮提升壓力，在熱交換器中與壓縮機油交換熱量，使溫度迅速下降，成為低溫高壓氦氣，經油水分離器濾油，再經吸附器進一步過濾，方送冷頭制冷用，此過程即為氦氣循環過程。

水冷機組類似于一個空調系統，經過熱交換給氦壓機提供冷卻水。氦壓縮機產生的熱量最終由循環水帶走。通過水冷機組、壓縮機和冷頭不停地工作，就可以源源不斷地為磁共振提供冷量，以達到減少液氦蒸發的目的。

２維護

２．１維護重點

磁共振的水冷機組、壓縮機和冷頭就好像人的心臟一樣，需要一刻不停地運行。冷頭的額定工作壽命一般在（１．５～２）年，冷頭中的活塞、旋轉閥都是運動部件，隨時間不斷磨損，造成氣密不嚴、制冷效率下降。另外超期使用會使填料松漏，嚴重的會將活塞卡死在缸套中造成徹底報廢，以致引起氦壓升高，液氦氣化泄漏，從而導致磁體失超。冷頭損壞的情況有兩種可能：一是漸進式的逐步擴大。如液氦在一段時間內損失速度明顯加快；二是突然間完全不起作用了。壓縮機組的吸附器只有１００００ｈ的壽命。吸附器是過濾氦氣中油霧的重要部件，它的好壞與否關系到冷頭的使用壽命，這是因為氦氣經過壓縮機壓縮后，氣里面帶有的油霧（壓縮需油滑），經過油濾器過濾掉大部分，剩下的完全依靠吸附器吸附掉，而吸附器的主要成分是活性炭，一定時間后就會飽和，失去吸附作用，這樣油就會跟隨氦氣污染管道，進入冷頭冷凝在冷頭里，造成活塞急劇磨損，因此吸附器應定期更換，有利于延長冷頭的使用壽命。

水冷機組的循環水管時間久了由于腐蝕等原因會產生雜質，使水流不暢，影響熱交換的效率；或者由于循環管道的滲漏、冷凍液的蒸發等因素引起冷凍液流失，都會導致水冷系統發生故障，此時氦壓縮機會因溫度報警而立即停機，冷頭自然就不制冷，冷屏溫度逐漸上升，輻射漏熱增多，液氦蒸發率將成倍提高。此外由于近年來梯度功率增大，梯度系統也采用水冷散熱方式來提高冷卻效率、降低噪音。因此水冷系統是ＭＲＩ正常工作的最重要的保障。

２．２日常維護

我院自２００４年１２月安裝ＧＥｓｉｇｎａｔｗｉｎｓ１．５ＴＭＲＩ以來，鑒于以上種種原因，總結水冷系統的日常維護經驗：

２．２．１每日堅持記錄水冷系統的各種技術參數，包括液氦壓力、液氦容量、氦壓機壓力、氦壓機水冷溫度、梯度水冷溫度。

液氦壓力設定為４ｐｓｉ（１ｐｓｉ＝６．８９４７６ｋｐａ），記錄時若壓力超出（３．８－４．２ｐｓｉ）范圍則表明故障。

液氦容量應大于６０％，５０％是極限值，正常情況下每季度消耗液氦０．２％左右，當遇停電及水冷機、氦壓機、冷頭故障時液氦揮發加劇，此時要及時維修，否則有失超危險。

水冷機溫度可監測水冷機工作狀態，本系統采用“阿爾西”室外水冷系統，監測溫度在１８℃～２３℃范圍之內。

２．２．２定期更換吸附器，氦壓機上記錄有吸附器的使用時間，需一年更換一次。

２．２．３即使冷頭工作正常，三年更換一次。

２．２．４需定期用水沖洗水冷機組內的過濾網，尤其在初春楊花時節以及風沙天氣時，極易造成因過濾網堵塞而導致水冷停機。

２．３故障處理現象一：水冷機狀態面板上沒有溫度顯示而是錯誤碼，液氦壓力上升，液氦濃度下降。

解決一：室外機組過濾網堵塞，清洗后恢復。

解決二：冷凍液泄漏，更換配件，添加冷凍液后恢復。此種故障在等待配件期間，可臨時打開應急自來水通道，可不影響病人，但要注意在上凍季節不適宜用。

現象二：液氦壓力超過４．５ｐｓｉ并繼續上升，液氦濃度不變，冷頭仍然工作。

解決一：更換冷頭后排除。更換冷頭與系統存化大約在３ｈ左右，另外冷頭并不與液氦層相連而是與冷屏相連，不會造成液氦大量流失

解決二：冷頭與冷屏之間有結冰，清除結冰后排除。

３維護體會

ＭＲＩ設備的維護不同于一般小型醫療設備，它嚴格要求定期檢查和保養，同時必須堅持做好每日運行記錄，才能保證制冷系統發生故障后能及時發現和處理。

（文章來源于互聯網）