【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 m成為超導(dǎo)體時(shí)，三種因素所在的范圍。與三個(gè)坐標(biāo)軸相交的點(diǎn)分別為該材料突變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)時(shí)的臨界值，三個(gè)臨界值分別為臨界溫度，臨界磁場(chǎng)強(qiáng)度，臨界電流密度。換句話說(shuō)，只有在此臨界值以內(nèi)此種材料才有可能變?yōu)槌瑢?dǎo)體。例如，由圖中可以看出，niobiumtitanium在9K左右時(shí)達(dá)到臨界溫度，進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)，但當(dāng)其被放入某一磁場(chǎng)時(shí)，抑或是通入某一大小的電流時(shí)，niobiumtitanium的超導(dǎo)態(tài)便消失了，因?yàn)樗麤](méi)有同時(shí)滿足其他兩個(gè)條件。失超，顧名思義，就是失去超導(dǎo)狀態(tài)變成常導(dǎo)態(tài)。由上圖可知，處于超導(dǎo)態(tài)的材料，其溫度，磁場(chǎng)強(qiáng)度以及通過(guò)材料的電流密度都要滿足一定的條件。然而，當(dāng)其中的某個(gè)或是某些條件發(fā)生變化時(shí)，比如，溫度的變高，磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加抑或是通過(guò)材料的電流強(qiáng)度增加，此種材料內(nèi)部的粒子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致整個(gè)材料脫離超導(dǎo)狀態(tài)變成常導(dǎo)態(tài)，并將其處于超導(dǎo)態(tài)時(shí)存儲(chǔ)的能量通過(guò)某種方式釋放。這一過(guò)程叫做失超。在實(shí)際的磁共振行業(yè)內(nèi)，一般把由于操作不當(dāng)或某種外界因素導(dǎo)致超導(dǎo)磁體內(nèi)部的壓力過(guò)高，超出正常范圍并使磁體內(nèi)部的液氦轉(zhuǎn)化為氣態(tài)從失超管排出磁體室外的過(guò)程稱為失超。從應(yīng)用原理上來(lái)說(shuō)，引起失超的原因無(wú)非是指處于超導(dǎo)態(tài)的材料本身或是所處的條件發(fā)生了變化，比如說(shuō)自身所處的溫度，磁場(chǎng)強(qiáng)度以及通過(guò)材料本身的電流強(qiáng)度發(fā)生變化，使之不在成為超導(dǎo)態(tài)的范圍內(nèi)。簡(jiǎn)言之，即三個(gè)因素對(duì)應(yīng)坐標(biāo)的交點(diǎn)不在如圖所示的不規(guī)則的立方體內(nèi)部。在實(shí)際額磁共振行業(yè)內(nèi)，引發(fā)失超的因素可大致分為兩種：一種是由于操作不當(dāng)或是某外界因素的變化導(dǎo)致磁體內(nèi)部的壓力過(guò)高引發(fā)的失超，這種失超現(xiàn)象發(fā)生的概率相對(duì)與其他引起失超的概率來(lái)講是很高的，但相對(duì)于整個(gè)磁共振行業(yè)來(lái)說(shuō)，失超現(xiàn)象發(fā)生的概率是極低的。還有一種是人為的失超，這種情況是很少見(jiàn)的一種，一般是用于突發(fā)狀況的情況，比如，病人在掃面過(guò)程中發(fā)生突發(fā)情況，為保障病人人身安全，不得不將主磁場(chǎng)撤掉。還有就是發(fā)生天災(zāi)，比如地震，海嘯等，在此情況下要主動(dòng)失超，以保障磁體內(nèi)部的液氦排除室外，以免由于特殊情況的發(fā)生，是磁體內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致內(nèi)部溫度極低的液氦突然膨脹涌出，給在場(chǎng)人員以及周邊人員的健康造成極大的威脅！當(dāng)然，無(wú)論是哪種失超現(xiàn)象出現(xiàn)，其發(fā)生的概率相對(duì)整個(gè)磁共振行業(yè)來(lái)講都是極低的！ 失超現(xiàn)象出現(xiàn)所帶來(lái)的危害是多方面的，大體可分為三種，一種是對(duì)人體健康的威脅。磁體內(nèi)部主要是由處于極低溫度的液氦構(gòu)成，液氦的沸點(diǎn)在269℃左右，如此低的溫度一旦要是釋放在一個(gè)相對(duì)較小的空間內(nèi)，其危害應(yīng)該不言而喻。再者，氦氣是一種惰性氣體，這種氣體無(wú)色無(wú)味，如果長(zhǎng)時(shí)間處于這種氣體中的話，最終會(huì)由于缺氧而昏厥。因此，失超現(xiàn)象的危害足以令各個(gè)生產(chǎn)商引起足夠的重視。還有一種就是對(duì)磁體本身的危害，在磁共振行業(yè)來(lái)講，如果某個(gè)磁體由于某種原因發(fā)生了失超現(xiàn)象，那么這個(gè)磁體以后發(fā)生失超的概率相對(duì)于以前變大了，這一點(diǎn)也不難理解，磁體發(fā)生失超現(xiàn)象后，就算是得到了及時(shí)的處理，磁體內(nèi)部的環(huán)境也發(fā)生了變化，從而導(dǎo)致磁體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)有些許的改變，因?yàn)榇朋w原本是一個(gè)相對(duì)密封的真空環(huán)境，各種的熱屏蔽維持著磁體內(nèi)部的溫度以及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，一旦失超，空氣難免會(huì)進(jìn)入其中，造成磁體內(nèi)部密封環(huán)境的改變，雖然空氣可以通過(guò)后期的處理使之含量降至最低，但相對(duì)于失超前的密閉環(huán)境，整個(gè)磁體內(nèi)部的環(huán)境還是改變了。環(huán)境的改變意味著磁體內(nèi)部沒(méi)有原先那么穩(wěn)定，原本可承受的極端條件會(huì)因?yàn)檫@些改變變得無(wú)法承受。進(jìn)而，使磁體本身發(fā)生失超的概率比以前大大的提高。就這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，無(wú)論是對(duì)設(shè)備所在的醫(yī)院還是對(duì)提供設(shè)備的生產(chǎn)商來(lái)講都是不利的。最后一種危害就是經(jīng)濟(jì)上的沖突，我們知道，液氦這種氣體在大氣中的含量的很少的，這種氣體都是作為副產(chǎn)品從天然氣中提取的，由于所用液氦的提取純度相對(duì)較高使得提取的成本變得很高，從而導(dǎo)致液氦的價(jià)格也水漲船高。所以無(wú)論是對(duì)于廠家還是醫(yī)院，這都是不愿看到的。第三章 勵(lì)磁，簡(jiǎn)單的將就是將磁體內(nèi)部處于超導(dǎo)態(tài)的螺線管線圈充以一定大小的電流，由于線圈處于超導(dǎo)態(tài)，電流在線圈上以沒(méi)有損耗的形式流動(dòng)，跟據(jù)法拉利電磁感應(yīng)定律，線圈周圍以及內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，這一使線圈上的電流從零到達(dá)到一定值進(jìn)而是使線圈內(nèi)部產(chǎn)生穩(wěn)定磁場(chǎng)的過(guò)程就叫勵(lì)磁。如圖31所示：圖31 勵(lì)磁原理圖S1，S2代表不同的開(kāi)關(guān)鍵，分別用以控制heater的通斷和主電路的通斷，箭頭所指的代表加熱器（heater），螺旋線代表處于超導(dǎo)態(tài)的主線圈。首先，整個(gè)的螺旋線在S1未閉合前是處于超導(dǎo)態(tài)的，斷開(kāi)S1，閉合S2，電流流經(jīng)S2，heater中處于超導(dǎo)態(tài)的線圈返回電源，此過(guò)程中，測(cè)量heater兩端的壓降并記錄，此壓降在實(shí)際的勵(lì)磁過(guò)程中極為重要，此壓降的大小直接反應(yīng)電極棒與處于磁體內(nèi)部用于勵(lì)磁的觸點(diǎn)的接觸程度的好壞，壓降越大，接觸程度越差，越不利于以后的勵(lì)磁過(guò)程！將回路中的電能放電后，閉合S1，此時(shí)，heater開(kāi)始工作，使處于加熱器內(nèi)的線圈失去超導(dǎo)態(tài)，此時(shí)電流流經(jīng)處于超導(dǎo)態(tài)的螺線管線圈，然后返回電源，隨著電流值得增大，螺線管內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)也逐漸增大，相應(yīng)的中心頻率也在增加。此過(guò)程中，heater兩端的壓降一直被監(jiān)視。理論上，heater兩端的電壓會(huì)降到記錄的壓降值。但實(shí)際過(guò)程中由于螺線圈感抗的存在，勵(lì)磁時(shí)間并不是均勻的。如圖32所示，電流值與時(shí)間的關(guān)系：圖32 時(shí)間與電流/磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系而在實(shí)際的勵(lì)磁過(guò)程中，時(shí)間越長(zhǎng)造成失超的可能性也會(huì)隨之增大，所以當(dāng)heater兩端的電壓降至100mv以下時(shí)，通常是通過(guò)手動(dòng)的調(diào)節(jié)使線圈中的電流在最短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到期望值，從而使磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)中心頻率達(dá)到預(yù)定值。當(dāng)電壓降和磁場(chǎng)穩(wěn)定下來(lái)后，將磁場(chǎng)的頻率和強(qiáng)度記錄下來(lái)。斷開(kāi)S1，使heater內(nèi)的線圈恢復(fù)到超導(dǎo)態(tài)，此時(shí)，螺線管線圈內(nèi)的電流通過(guò)heater內(nèi)的線圈形成回路，從而使電流在整個(gè)線圈上無(wú)損耗的流動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)大小的磁場(chǎng)。當(dāng)然在實(shí)際的操作中還要將導(dǎo)線上儲(chǔ)存的電能以熱能的形式釋放掉，至此勵(lì)磁的基本原理過(guò)程結(jié)束。下面是實(shí)際應(yīng)用的原理圖（圖33） 圖33 勵(lì)磁的實(shí)際連線圖圖中，magnet power supply（簡(jiǎn)稱MPS） tool 是在勵(lì)磁過(guò)程中提供電流的電源，同時(shí)，在整個(gè)勵(lì)磁過(guò)程中，也起到監(jiān)控的作用，是專門用于勵(lì)磁的儀器。在他的控制界面上有三個(gè)開(kāi)關(guān)和一個(gè)調(diào)節(jié)器，一個(gè)是總的開(kāi)關(guān)（the mains circuit breaker），一個(gè)是heater的開(kāi)關(guān)(the mains heater switch)，一個(gè)是勵(lì)磁控制開(kāi)關(guān)(ramp control switch)以及一個(gè)電流調(diào)整分壓計(jì)（current adjust potentiometer）。在前期準(zhǔn)備做好的情況下，通過(guò)控制這幾個(gè)開(kāi)關(guān)的通斷以及調(diào)節(jié)進(jìn)而完成勵(lì)磁工作，使磁體中心磁場(chǎng)強(qiáng)度和中心頻率達(dá)到期望值。圖中的accelerator是加速器，主要作用是在勵(lì)磁的過(guò)程中起到加速熱消耗的過(guò)程，如同在基本原理中講的，勵(lì)磁的前期與后期都有一個(gè)將導(dǎo)線中儲(chǔ)存的電能以熱