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3、失超的原因
导致失超的原因很多,但主要有以下几个方面
A. 磁体本身结构和线圈因素
正常运行的磁体偶尔出现的失超和励磁过程中出现的失超大都是这样造成的下面从磁体的制造工艺上探讨其机理。
大家知道,超导体有许多特殊的性质,其中之一就是稳定性特别差(固体物力学上用众多指标对此进行描述)。为了得到可靠地磁体,磁体设计中一般采用两种不同的稳定方式。一是全稳定方式,还有一种是绝热稳定方式。全稳定方式常用于储能在10-8~10-9J以上的磁体,其超导体中的同组分较高,运行时即使局部导体失超,失超区也会缩小,不能传开。这种磁体非常稳定,但造价很高。MRI系统采用的是廉价的绝热稳定式磁体。这种磁体的超导线中铜的组分比上述磁体要少,因而磁体只能承受小的扰动,其稳定性能要差些,即失超的可能性要大些。
MRI磁体的失超大都发生在励磁过程中。处理不好的线圈在线匝之间存在微小空隙,励磁时在电磁力的作用下,这些线圈可能产生突然移动。由于磁体材料的比热很小,上述线匝移动所产生的摩擦热会导致失超。通常情况下,为了固定线匝,并防止其滑动,要用环氧树脂浇灌绕好的线圈。这样做带来的问题是,当励磁过程中线圈整体受到的径向和轴向的挤压力大到足于使浸绩的环氧树脂局部开裂时,变形能的释放会转化为热能,从而引发失超。这也是励磁时电流要缓缓增加的原因之一。
B、超导材料的不稳定
很早以前人们就发现,一个绕好的磁体,其性能总达不到超导体短样品实验的性能,专业上将这种现象叫做线圈的退化。线圈退化是超导体许多不稳定特性中的一个。它的存在往往使绕好的线圈未达到临界电流就发生失超,但是后来人们发现,经过多次失超后,磁体的性能又得到了逐步的改进,改进的范围取决于使用的超导体、线圈的形状和绕制方法等,这就是所谓锻炼现象。经过锻炼的磁体,性能也相当稳定。
C、磁体超低温环境被破坏
我们知道,超导线圈是浸泡在液氦中工作的。如果磁体低温容器中的液氦液面降到一定限度仍未按规定补充,则要发生失超。另外,磁体的真空被破坏后,发生失超是肯定无疑的。
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