热导式气体传感器可用于核磁共振超导磁体中液氦泄露检测

  凤凰火 ·  2023-02-01 10:59  ·  178696 次点击
氦是一种稀有气体,化学性质稳定,很难与其他气体元素发生反应,物理性质极其特殊。它很难液化,在标准大气压下不凝固,熔点和沸点都很低。经过反复冷却,液氦可以达到接近绝对零度的低温(约-273.15),是医用核磁共振设备的必备气体。
核磁共振(NMR)是一种物理现象,即处于静态磁场中的原子核受到另一个交变磁场的作用。作为一种分析方法,其广泛应用于物理学、化学生物学等领域,是继CT之后医学影像学的又一重大进展。由于氦具有低温超导性,是磁共振和核磁共振超导磁体的理想低温气体。氦可以达到零下451华氏度的低温,并有效地获得内部器官和组织的高分辨率图像。
超导磁体磁场的建立是在超导环境下,通过给超导线圈通电,产生强磁场。在理想状态下,磁场一旦建立,只要维持超导线圈的超低温环境,强磁场就会长期存在。超导材料主要是铌、钛、铜的多丝复合丝,其工作温度为4.2K(-268.8)。所以必须建立超导环境,把超导材料放在4.2 K的工作温度下。
建立超导环境的过程是先将超导磁体的真空#绝缘#层抽真空,将内部压力抽至0.001 Pa左右,然后预冷磁体,使液氦容器内的温度降至近4.2K,最后向磁体液氦容器内充入液氦,使超导线圈浸没在液氦中。
用于维持超导磁体超导状态的制冷剂是液氦。良好稳定的冷却系统不仅是超导环境存在的重要保证,还可以大大减少液氦的挥发,降低磁共振的运行成本。超导磁体浸在液氦中,液氦外层是液氮。液氦的作用是维持磁体的超导性,提供所需的磁场环境。液氮的目的是在液氦和外界环境之间加一层“隔热层”,减少液氦的挥发。
由此可见液氦是核磁设备中最重要的材料之一。由于液氦的化学性质有限,其密封性能对于设备运行的稳定性至关重要。当发生失超或容器受到剧烈冲击时,可能会出现液氦泄漏。正常情况下,泄漏的液氦通过专用管道排出。万一发生意外,可能会进入磁铁室造成伤害。超低温液氦会造成人体皮肤冻伤,。液氦本身没有直接毒性,但可能导致窒息。
目前市场上核磁设备使用的液氦监测设备大多为固定结构,没有输送监测报警模块的输送装置,导致监测范围非常有限,无法自动快速指示泄漏点的位置,增加了后期监测的难度。氦气浓度检测工采网技术工程师推荐使用热导式气体#传感器#
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