用于磁共振成像应用的辅助冷冻剂储存的制作方法

用于磁共振成像应用的辅助冷冻剂储存
1.关于联邦政府资助研究与开发的声明
2.本发明是在国立卫生研究院(nih)所授予的合同号1u01eb026976的政府支持下完成的。政府拥有发明的某些权利。


背景技术：

3.本文所公开的主题涉及工业和冷冻冷却，并且更具体地，涉及用于按需向系统诸如成像系统提供冷却剂的技术。
4.冷却可用于多种工业和冷冻应用中。在许多情况下，系统可使用供应给系统的冷却剂(例如，液体冷冻剂诸如液氦)来冷却。例如，磁共振成像(mri)系统中的磁体可在mri系统的操作期间由冷却剂冷却。在一些情况下，冷却系统所需的冷却剂的量可波动。例如，在相对较高负载情况下，诸如在系统的启动期间，相对于在mri系统的正常操作期间使用的冷却剂的量，可能需要更多冷却剂。


技术实现要素：

5.在一个实施方案中，一种冷却系统包括：超导单元和被配置为储存液体冷却剂以冷却该超导单元的贮存器。另外，该冷却系统包括：辅助储存系统，该辅助储存系统包括流体耦接到该贮存器的一个或多个储罐。该辅助储存系统被配置为向该贮存器提供附加冷却剂以及从该贮存器接收冷却剂并储存该冷却剂。
6.在另一个实施方案中，一种成像系统包括：超导单元；热屏蔽件，该热屏蔽件被配置为屏蔽该超导单元免受热辐射影响；和贮存器，该贮存器被配置为储存液体冷却剂以冷却该超导单元。另外，该图像系统包括：辅助储存系统，该辅助储存系统包括流体耦接到该贮存器的一个或多个储罐。该辅助储存系统被配置为向该贮存器提供附加冷却剂以及从该贮存器接收冷却剂并储存该冷却剂。
7.在另一个实施方案中，一种方法包括：向辅助储存系统的第一热开关提供冷却剂，该辅助储存系统包括流体耦接到贮存器的一个或多个储罐，该贮存器被配置为储存用于冷却超导单元的液体冷却剂。向该第一热开关提供冷却剂致使该一个或多个储罐中的第一罐变为热耦合到热屏蔽件。该方法还包括：对该超导单元执行斜升；和响应于由执行斜升引起的温度升高而将冷却剂从该第一罐提供至该贮存器。
附图说明
8.当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优点，附图中相同的符号在整个附图中表示相同的部分，其中：
9.图1是根据一个实施方案的热虹吸冷却系统的框图；
10.图2是根据一个实施方案的用于用冷却剂对图1的热虹吸冷却执行初始填充的过程的流程图；
11.图3是根据一个实施方案的用于在高容量操作模式下操作图1的热虹吸冷却系统
的过程的流程图；并且
12.图4是根据一个实施方案的用于在低容量操作模式下操作图1的热虹吸冷却系统的过程的流程图。
具体实施方式
13.在下面将描述本公开的一个或多个具体的实施方案。为了提供这些实施方案的简明描述，可能未在说明书中描述实际具体实施的所有特征。应当理解，在任何此类实际具体实施的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出许多特定于具体实施的决策以实现开发者的具体目标，诸如遵守可能因具体实施而不同的系统相关和业务相关约束。此外，应当理解，此类开发努力可能是复杂且耗时的，但对于受益于本公开的普通技术人员来说仍然是设计、制作和制造的常规任务。
14.当介绍本公开的各种实施方案的元件时，词语“一个”、“一种”、“该”和“所述”旨在意指存在这些元件中的一个或多个元件。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在是包含性的，并且意指除了列出的元件之外还可存在附加元件。
15.冷却可用于多种工业和冷冻应用中。例如，冷冻冷却可用于核磁共振成像光谱、磁共振成像(mri)、核聚变、超导驱动器、电动机和发电机、加速器磁体系统、前视红外系统、食品储存、制造过程和回收中。在许多情况下，使用在标准温度和压力条件下为气体的流体来完成冷却。例如，许多冷却应用涉及使用液氦、液氢、液氖和/或液氮或它们的混合物。在涉及冷却的许多情况下，将流体储存在储罐或贮器中，并且随后流体被分配或移除以用于冷却系统或系统的部件。另外，被冷却的系统可经历不同的操作条件，其中利用不同量的冷却剂来冷却系统。在某些情况下，向系统供应附加冷却剂可最终生成由系统排出的气体(例如，由于被加热而蒸发成气体的液体冷却剂)。此外，冷却剂的源(例如，储存冷却剂的气缸)可能需要例如在所有冷却剂已被提供给被冷却的系统之后进行替换。本公开提供了允许向由冷却剂诸如冷冻流体冷却的系统按需提供冷却流体的系统和方法。更具体地，例如，当在利用相对较高量的冷却剂的条件下操作时，下文讨论的技术可使系统能够使用较少冷却剂源操作，同时仍然能够向待冷却的系统提供增大体积的冷却剂。
16.考虑到上述情况，具体地下文所述的系统和方法可用于各种各样的冷却应用，图1是可用于冷却磁共振成像(mri)系统的超导单元12的热虹吸冷却系统10的示意图。然而，应当指出，热虹吸冷却系统10的具体实施不限于mri系统，并且可在其他装置诸如超导电机、超导磁储能系统(smes)、超导(sc)加速器等中实现。热虹吸冷却系统10可被配置为将超导单元12的温度保持处于或低于冷冻温度。超导单元12可包括保持在mri系统内的超导磁体和/或线圈、梯度系统以及其支撑结构。具体地，热虹吸冷却系统10被配置为冷却或耗散来自超导单元12的热量，使得与超导单元12相关联的温度保持处于或低于冷冻温度。术语“冷冻温度”用于是指在其下或低于其超导单元12被设计成在超导状态下操作的温度。在一个实施方案中，冷冻温度可在约2.5k至约5k的范围内。
17.如图所示，热虹吸冷却系统10包括管材单元14，该管材单元被配置为吸收由超导单元12生成的热量。管材单元14还可包括液体冷却剂，该液体冷却剂可从管材单元14吸收热量。液体冷却剂可包括氦、氢、氖、氮或它们的组合。液体冷却剂也可储存在贮存器16中，该贮存器具有包括液体冷却剂的第一部分18和不包括液体冷却剂的第二部分20。液体冷却
剂可流动离开贮存器16，流动到管材单元14中，离开管材单元14，并且重新进入贮存器16。
18.贮存器16的第一部分18中的液体冷却剂可从管材单元14吸收热量。当贮存器16中的液体冷却剂从管材单元14吸收热量时，液体冷却剂中的一些液体冷却剂可蒸发，进入冷凝单元28，在该冷凝单元中所蒸发的冷却剂被冷却，使得所蒸发的冷却剂冷凝以变成液体冷却剂，并且液体冷却剂可重新进入贮存器16。更具体地，所蒸发的冷却剂可经由出口30离开贮存器16，行进通过通道32，并且经由出口34离开通道32进入冷凝单元28中。冷凝单元28可包括冷凝器36，并且冷凝器36可冷凝所蒸发的冷却剂以形成液体冷却剂。冷凝单元28中的液体冷却剂可经由出口38离开冷凝单元28，穿过通道40，并且离开通道40以进入贮存器16。如图所示，液体冷却剂可形成为液滴42，并且液滴42可经由出口44离开通道40并且进入贮存器16。
19.另外，贮存器16中的压力(例如，由液体冷却剂的蒸发引起)可经由释放阀46释放。也就是说，贮存器16内的气体可经由出口48离开贮存器16，穿过通道50并且经由释放阀46离开通道50。
20.冷却剂(其可为冷却流体，诸如冷冻气体)可从若干源供应到贮存器16。更具体地，可经由将冷凝器单元28流体耦接到一个或多个冷冻剂储存单元58和辅助冷冻剂储存系统60的连接件56向冷凝器单元28供应冷却剂。冷冻剂储存单元58可包括将冷冻气体储存到管材单元14的储罐。在例示的实施方案中，冷冻气体可为与液体冷却剂相同元素中的任一种元素(例如，氦、氢、氖、氮或它们的组合)。在其他实施方案中，冷冻气体可为其他流体，诸如压缩天然气或液化天然气。应当指出的是，在一些实施方案中，冷冻剂储存单元58可不包括在热虹吸冷却系统58中，或者冷冻剂储存单元58可仅暂时地包括在热虹吸冷却系统10中。例如，冷冻剂储存单元58在从热虹吸冷却系统10中移除之前，可被利用来向辅助冷冻剂储存系统60提供冷却剂。
21.辅助冷冻剂储存系统60还可经由连接件56流体耦接到贮存器16和冷冻剂储存单元58。辅助冷冻剂储存系统60可向热虹吸冷却系统10提供附加冷冻辅助冷冻剂储存系统60以及从贮存器16接收冷却剂。例如，辅助冷冻剂储存系统60包括可储存冷却剂诸如冷冻流体(例如，呈液相和/或气相)的储罐62(例如，第一储罐62a和第二储罐62b)。更具体地，储罐62可包括第一罐62a和第二罐62b，该第一罐和第二罐除冷却剂之外可包括吸附性材料，诸如碳(例如，用于物理吸附的活性炭或石墨烯层)或沸石，以增加第一罐62a和第二罐62b可以气态形式储存的冷却剂的量。在一个实施方案中，第一罐62a和第二罐62b各自包括大约七千克的活性炭，并且储罐62可在室温下储存大约十升的液体冷却剂(例如，液氦)和大约6,600升的气态冷却剂。如下文所讨论，辅助冷冻剂储存系统60可向贮存器16提供储存在储罐62a、62b中的冷却剂以及从贮存器16接收冷却剂，并且将所接收的冷却剂储存在辅助冷冻剂储存系统60中。换句话讲，可向贮存器16(和管材单元14)提供储存在储罐62a、62b中的冷却剂(例如，呈液体形式或以气态形式被吸附性材料吸附)，以例如在相对高负载的情况下诸如当mri系统斜升时或当运行具有高磁体梯度相互作用(mgi)的mri序列时冷却超导单元12。
22.辅助冷冻剂储存系统60还包括热开关64(例如，第一热开关64a和第二热开关64b)，这些热开关可为气隙式热开关，这些气隙式热开关包括可储存相对少量的冷却剂(例如，少于一升的液体冷却剂)的吸着件65(例如，第一吸着件65a和第二吸着件65b)或流体耦
接到该吸着件。热开关64a、64b的气隙式开关可包括彼此交织的翅式结构。取决于热开关64a、64b(或储存在其中的冷却剂)的温度，热开关64a、64b可打开或闭合。通过打开和闭合热开关64、64b，可建立和终止与相应储罐62a、62b的热连接。例如，吸着件65a、65b可包括可由冷冻冷却器冷却的一个或多个冷却剂源或流体耦接到该一个或多个冷却剂源。吸着件65a、65b可将冷却剂排空以将吸着件65a、65b置于“闭合”状态，在该“闭合”状态下热虹吸冷却系统10的热开关64a、64b和另一个部件之间的热连接将不存在。然而，当向吸着件65a、65b添加冷却剂时，热虹吸冷却系统10的储罐62a、62b和其他部件之间的热连接可经由热开关64a、64b建立。换句话讲，可利用热开关64a、64b来形成和断开包括在热虹吸冷却系统10中的储罐62a、62b和其他部件之间的热连接。通过使用热开关64a、64b建立或终止热连接，可改变储罐62a、62b内的温度。如下文更详细地讨论，通过改变储罐62a、62b内的温度，冷却剂可流动到储罐62a、62b中或从其流出。
23.具体地，热开关64a可热耦合到第一罐62a和热屏蔽件66。热屏蔽件66可围绕热虹吸冷却系统10的一部分，诸如超导单元12，并且屏蔽热虹吸冷却系统10的该部分免受热辐射影响。在一些实施方案中，热屏蔽件的温度可为大约30k至50k。通过向吸着件65a供应冷却剂(例如，以将热开关64a置于“开启”状态)，经由热开关64a在第一罐62a和热屏蔽件66之间建立热连接。相反，当热开关64a处于“关断”状态时(例如，当冷却剂已从吸着件65a排空时)，储罐62a和热屏蔽件66之间的热连接将不存在。
24.热开关64b热耦合到第二罐62b和冷却系统67。冷却系统67可链接到超导单元12并且冷却超导单元12。通过向吸着件65b供应冷却剂(例如，以将热开关64b置于“开启”状态)，第二罐62b和冷却系统67之间的热连接经由热开关64b建立。当热开关64b处于“关断”状态时(例如，当冷却剂已从吸着件65b排空时)，第二储罐62b和热屏蔽件66之间的热连接将不存在。
25.冷却剂在被添加到储罐62时可从连接件56传递到连接件68并且进入第一储罐62a和第二储罐62b中。类似地，当从辅助冷冻剂储存系统60向贮存器16提供冷却剂时，冷却剂从储罐62流动到连接件68中。冷却剂从连接件68流动到连接件56和冷凝单元28中。例如，在从辅助冷冻剂储存系统60提供冷却剂(例如，气态冷却剂)的情况下，冷凝单元28接收冷却剂并且冷凝冷却剂以产生液体冷却剂，该液体冷却剂经由通道40被提供给贮存器16。
26.具体地，热开关64a、64b可打开和闭合以改变辅助冷冻剂储存系统60内(例如，储罐62内)的温度。换句话讲，可利用热开关64a、64b来改变辅助冷冻剂储存系统60内的冷却剂的温度。为了升高辅助冷冻剂储存系统60内的温度，可利用开关64a。相反，为了降低辅助冷冻剂储存系统60内的温度，可利用开关64b。
27.调整辅助冷冻剂储存系统60内的温度致使冷却剂流动到辅助冷冻剂储存系统60中或从其流动出去(这取决于温度改变)。例如，随着温度在辅助冷冻剂储存系统60的储罐62内升高，储罐62内的压力将例如由于液体冷却剂蒸发为气态冷却剂而升高。由于储罐62和贮存器16之间的温度梯度和/或压力梯度，冷却剂可从储罐62流动到贮存器16。又如，当辅助冷冻剂储存系统60内的温度降低时，可能发生相反的情况。例如，降低辅助冷冻剂储存系统60内的温度可致使冷却剂从贮存器16返回到辅助冷冻剂储存系统60并且储存在储罐62内。
28.如所示，热虹吸冷却系统10也包括控制系统70和通信地耦接到控制系统70的若干
阀72a、72b、72c(例如，电磁阀)。更具体地，控制系统70可包括处理电路74，该处理电路通过执行可存储在通信地耦接到处理电路74的存储器76或存储装置78上的计算机可读指令来控制阀72a、72b、72c和热开关64a、64b的位置。处理电路74可包括一个或多个通用微处理器、一个或多个专用处理器(asic)、一个或多个现场可编程逻辑阵列(fpga)或它们的任何组合。存储器76和/或存储装置78可为存储可由处理电路74执行的指令和待由处理电路74处理的数据的有形非暂态计算机可读介质。例如，存储器76可包括随机存取存储器(ram)，并且存储装置78可包括只读存储器(rom)、可重写非易失性存储器(诸如闪速存储器)、硬盘驱动器、光盘等。以举例的方式，包含指令的计算机程序产品可包括操作系统或应用程序。例如，在例示的实施方案中，存储装置78包括用于控制热虹吸冷却系统10的操作的应用程序80。更具体地，处理电路74可执行应用程序80以便根据下文所讨论的热虹吸冷却系统10的各种操作模式来控制阀72a、72b、72c和热开关64a、64b的位置。
29.控制系统70还可包括通信地耦接到处理电路74的显示器82和一个或多个输入装置84。显示器82可向控制系统70的用户呈现图形用户界面(gui)，并且用户可使用输入装置84与gui进行交互以便控制该控制系统70的操作。输入装置使用户能够与控制系统70进行交互，例如以选择操作模式或手动地设置值72a、72b、72c和/或开关64a、64b的这些位置。输入装置84可包括按钮、键盘、鼠标、触控板等。另外或另选地，显示器82可包括触摸部件，这些触摸部件通过检测对象触摸其屏幕(例如，电子显示器82的表面)的发生和/或位置来使用户能够对控制系统70进行输入。
30.由辅助冷冻剂储存系统60储存的冷却剂可根据热虹吸冷却系统10的操作条件来提供给贮存器16或从贮存器16被提供。更具体地，如下文所述，在热虹吸冷却系统10初始填充有冷却剂之后，热虹吸冷却系统10可在低容量模式和高容量模式下操作。低容量模式对应于热虹吸冷却系统10的常规操作，诸如当热虹吸冷却系统10在稳定状态下操作时。例如，当mri系统的超导单元12空闲(例如，不被使用或当已经处于超导状态时)或在mri系统的正常使用期间被利用(例如，当收集mri数据时)时，热虹吸冷却系统10可在低容量模式下操作，在该低容量模式下热虹吸冷却系统10所利用的冷却剂的量相对小于在高容量模式期间所利用的冷却剂的量。高容量操作模式通常对应于对超导单元12存在更高需求的时间段，从而致使更多冷却剂用于冷却超导单元12。例如，当mri系统斜升(例如，初始化)、斜降时，当mri系统将被利用延长时间段时以及当mri系统正在执行mgi序列(例如，可引起高热尖峰的mgi序列)时，可利用高容量操作模式。当热虹吸冷却系统10在高容量模式下操作时，辅助冷冻剂储存系统60可向贮存器16提供冷却剂。此外，当热虹吸冷却系统10在低容量模式下操作时，辅助冷冻剂储存系统60可不向贮存器供应冷却剂，而是可接收冷却剂。在更详细地讨论高容量操作模式和低容量操作模式之前，将首先讨论填充热虹吸冷却系统10。
31.更具体地，现将关于图2讨论用冷却剂对热虹吸冷却系统10执行初始填充。具体地，图2示出了用于用冷却剂对热虹吸冷却系统10执行初始填充的过程100的流程图。热虹吸冷却系统10可响应于控制系统70接收到指示启动初始化过程的请求的用户输入(例如，经由输入装置84)而执行过程100。
32.在过程框102处，闭合阀72a。例如，控制系统70可发送闭合阀72a的命令，阀72a可响应于接收到此类命令而闭合。通过闭合阀72a，辅助冷冻剂储存系统60的储罐62a、62b和贮存器16之间的流体路径(例如，经由连接件56)得以闭合。
33.在过程框104处，排空辅助冷冻剂储存系统60的储罐62a、62b，这意味着将储存在辅助冷冻剂储存系统60中的冷却剂从辅助冷冻剂储存系统60移除。例如，辅助冷冻剂储存系统60可包括一个或多个泵，该一个或多个泵致使储存在储罐62a、62b中的冷冻剂从储罐62a、62b抽出。另外或另选地，可利用储罐62a、62b内部与储罐62a、62b外部之间的压差以致使储罐62a、62b内的冷却剂从储罐62a、62b抽出。
34.在过程框106处，热虹吸冷却系统100可执行系统冷却，其中热虹吸冷却系统10被冷却至操作温度、接近操作温度。例如，热虹吸冷却系统10的部件可被冷却至大约4k。
35.在过程框108处，可将冷却剂供应到辅助冷冻剂储存系统60和贮存器16。具体地，可将来自冷冻剂储存单元58的冷却剂供应到辅助冷冻剂储存系统60的储罐62a、62b以及贮存器16。例如，相对于向贮存器16提供冷却剂，可响应于控制系统70发送打开阀90的命令而向冷凝器单元28提供气态冷却剂。冷却剂可将气态冷却剂冷凝成经由通道40向贮存器16提供的液体冷却剂。冷却剂可响应于控制系统70发送打开阀92的命令而供应到储罐62a、62b，以使冷却剂能够从冷冻剂储存单元58流动到储罐62a、62b。
36.一旦将冷却剂供应到热虹吸冷却系统10的贮存器16和辅助冷冻剂储存系统60，就可利用低容量操作模式和高容量操作模式。如下文所讨论，在这些模式中的每种模式中，可修改辅助冷冻剂储存系统60内的温度(例如，通过调整热开关64a、64b的状态以建立或结束热虹吸冷却系统10的部件之间的热连接)。温度的改变可致使冷却剂被供应到贮存器16或从贮存器16被接收。考虑到这一点，图3是用于在高容量操作模式下操作热虹吸冷却系统10的过程150的流程图。过程150可由控制系统70执行，该控制系统响应于接收到指示在高容量模式下操作热虹吸冷却系统10的请求的用户输入而控制热虹吸冷却系统10。例如，控制系统70可接收使热虹吸冷却系统10斜升或斜降的请求。响应于该请求，可执行过程150。
37.在过程框152处，阀72a打开并且热开关64a填充有冷却剂并闭合。例如，控制系统70可发送打开阀72a的命令，阀72a可响应于接收到此类命令而打开。通过打开阀72a，辅助冷冻剂储存系统60的储罐62a、62b和贮存器16之间的流体路径(例如，经由连接件56、68)得以打开。另外，控制系统70可发送致使热开关64b闭合(处于排空状态)的命令。因为热开关64a包括冷却剂，所以热开关64a将变为导热，这可由于第一罐62a和热屏蔽件66之间的热连接而致使辅助冷冻剂储存系统60(例如，在第一罐62a内)的温度改变为大约30k。如果在执行过程100之后执行过程150，则这将是温度升高(例如，从4k升高到30k)。由于温度升高，来自辅助冷冻剂储存系统60的冷却剂(例如，为气态形式)将被供应到冷凝单元28，该冷凝单元将使气态冷却剂冷凝成液体冷却剂并向贮存器16提供液体冷却剂。
38.在过程框154处，闭合阀72a。这可以与上文关于过程100的过程框102所讨论的相同方式来执行。
39.在过程框156处，可执行系统斜升或斜降。换句话讲，超导单元12可准备变为超导的(例如，当执行斜升时)或不再在超导回路中操作(例如，当执行斜降时)。在此操作期间，可加热来自贮存器16的液体冷却剂，从而致使液体冷却剂16中的一些液体冷却剂变为气态冷却剂。如果期望向贮存器16添加更多冷却剂，则可将冷却剂从冷冻剂储存单元58供应到贮存器16。在任一种情况下，冷冻剂储存单元58可从贮存器16接收气态冷却剂。如下文所讨论，可向辅助冷冻剂储存系统60的储罐62a、62b提供冷却剂，同时在低容量模式下操作。然而，在继续之前，应当指出的是，当mri系统被使用延长时间段或执行mgi序列时，也可执行
上文关于过程框156描述的操作。
40.当热屏蔽件66的温度升高(例如，由于在斜升期间或在执行mgi序列时生成的涡流)时，将基于温度升高的程度从第一罐62a提供冷却剂。例如，因为热开关64是导热的，所以第一罐62a和热屏蔽件66之间的热连接被建立。热屏蔽件66的温度升高得越高，第一罐62a内的温度将升高得越快，第一罐62a内的温度升高得越快，储存在第一罐62内的液体冷却剂蒸发的速率将越高。并且，当更多气态冷却剂形成时，更多量的冷却剂将从第一罐62a被提供到冷凝单元28。因此，基于对热虹吸冷却系统10的冷却剂的需求，从辅助储存系统60提供冷却剂。换句话讲，由于热虹吸冷却系统10内存在温度升高(例如，由执行斜升或mgi序列引起)，因此冷却剂可自动地从辅助储存系统60提供。因此，辅助储存系统60可独立于控制系统70向冷凝单元28提供冷却剂。也就是说，在控制系统不提供命令(例如，响应于检测到的温度升高而产生)以向冷凝单元28提供冷却剂的情况下，第一罐62a可向冷凝单元28提供冷却剂。
41.在利用高容量模式(例如，以执行斜升)的情况下，mri系统的用户可期望在低容量模式下操作热虹吸冷却系统10(例如，一旦斜升完成)。换句话讲，一旦斜升完成，相对于在斜升期间使用的冷却剂的量，可利用更少冷却剂来冷却超导单元12。考虑到这一点，图4是用于在低容量操作模式下操作热虹吸冷却系统10的过程200的流程图。过程200可由控制系统70执行，该控制系统响应于接收到指示在低容量模式下操作热虹吸冷却系统10的请求的用户输入而控制热虹吸冷却系统10。例如，控制系统70可响应于确定斜升完成或响应于(例如，经由输入装置84)接收到在低容量模式下操作热虹吸冷却系统10的请求而执行过程200。响应于该请求，可执行过程200。
42.在过程框202处，热开关64a打开并且热开关64b闭合以致使辅助冷冻剂储存系统60内的温度降低至例如大约4k。换句话讲，可将冷却剂从吸着件65a排空，使得热开关64a将不会导热。将冷却剂提供到吸着件65b以致使热开关64b变为导热的。由于第一罐62a并未热耦合到热屏蔽件66，因此第一罐64a中的温度将降低(例如，从30k降低到4k)。因为热开关64b导热，所以第二罐64b和冷却系统67之间的热连接将被建立。冷却剂将被再填装在第一罐62a内，而如果温度升高(例如，在冷却系统67内)，则第二罐62b可向冷凝单元28提供冷却剂。类似于上文关于第一罐62a的讨论，第二罐62b可响应于温度升高而自动地向冷凝单元28提供冷却剂。也就是说，在控制系统不提供命令(例如，响应于检测到的温度升高而产生)以向冷凝单元28提供冷却剂的情况下，第二罐62b可向冷凝单元28提供冷却剂。热开关64a、64b的位置可通过控制系统70向热开关64a、64b发送调整位置(例如，从打开到闭合或从闭合到打开)的命令来修改。响应于此类命令，热开关64a可断开并且热开关64b可闭合。
43.在过程框204处，可冷却超导单元12。例如，超导单元12可被冷却到大约2.5k至大约3.5k的温度。
44.当在高容量模式下操作时，可从贮存器16向冷冻剂储存单元58和/或储罐62b提供蒸发的冷却剂。在过程框206处，可向辅助冷冻剂储存系统60的储罐62a、62b提供冷却剂，同时在低容量模式下操作。例如，可向辅助冷冻剂储存系统60的储罐62a、62b提供在冷冻剂储存单元58处斜升期间捕获的冷却剂。储罐62a、62b的活性炭可吸收冷却剂。因此，辅助冷冻剂储存系统60将具有冷却剂(例如，液氦和/或气态液氦)，从而使热虹吸冷却系统10能够继在低容量模式下操作之后(如果需要的话)返回到在高容量模式下操作。例如，如果mri系统
的用户想要捕获mri数据(例如，图像)以执行mgi序列，则热虹吸冷却系统10可切换以在高容量模式下操作。另外，应当指出的是，冷却剂可在高容量模式下操作时从冷冻剂储存单元58返回到辅助冷冻剂储存系统60。然而，因为辅助冷冻剂储存系统60的温度相对较高(例如，与当在低容量模式下操作时相比)，所以冷却剂可为气态的。还应当指出的是，在过程框206处，辅助冷冻剂储存系统60可继续接收冷却剂。也就是说，辅助冷冻剂储存系统60可直接从贮存器16而不是从冷冻剂储存单元58接收冷却剂。
45.因此，本发明所公开的技术使得能够向系统提供按需冷却。例如，如上文所讨论，(例如，包括超导单元12的)mri系统可响应于冷却超导单元12的需求改变而设置有各种量的冷却剂(例如，液氦)。例如，当处于稳定状态时，系统可使用相对少量的冷却剂(例如，在低容量模式下)操作。如果需要更多冷却剂，则可从辅助冷冻剂储存系统60向贮存器16提供附加冷却剂以冷却超导单元12(例如，通过在高容量模式下操作)。另外，如上所述，蒸发的液体冷却剂可返回到辅助冷冻剂储存系统60。因此，本技术还使冷却剂能够有效地在热虹吸冷却系统10内再循环。由于此，可利用相对较少量的冷却剂(例如，与不包括辅助冷冻剂储存系统60的冷却系统相比)，这可减少热虹吸冷却系统10的重量。此外，因为由辅助冷冻剂储存系统60提供的冷却剂是相对低温度，所以与其中所接收的冷却剂具有较高温度的系统相比，冷却该冷却剂的时间可能更少，从而减少了冷却从辅助冷冻剂储存系统60接收的冷却剂所使用的时间量。
46.该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何包含的方法。本发明的专利范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求书的字面语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有微小差别的等效结构元件，则此类其他示例旨在落入权利要求书的范围内。