Сверхпроводящие магнитные системы (СМС) становятся основой создания установок широкого назначения в виде электромагнитов, электродвигателей, судовых и космических МГД-движителей, токамаков и др. В литературе [1–6] показана решающая роль СМС в создании судовых МГД-движителей при достижении индукции магнитного поля свыше 10 Тл. Лидерами развития СМС и высоких магнитных полей являются уникальные и чрезвычайно дорогие токомаки, характеристики которых приведены в [7–9]. Более распространенными и дешевыми СМС обладают магнито-резонансные томографы (МРТ), которые получили широкое распространение для диагностики человека в диапазоне индукций до 3 Тл, а также технических объектов до 9 Тл.
Целью настоящей статьи является анализ характеристик СМС для МРТ с возможностью их дальнейшего развития и усовершенствования, а также применения широкого спектра электротехнического оборудования в составе преобразователей, накопителей электроэнергии, выключателей и др., которые отражены в публикациях автора [15–22].
Назначение магнито-резонансного томографа (МРТ) состоит в формировании изображения внутренних органов человека посредством ядерного магнитного резонанса (ЯМР), который впоследствии был переозвучен в виде магнитного резонанса. Идея МРТ была предложена в 1973 г., а в 2003 г. P. C. Lauterbur (США) и P. Mansfield (Великобритания) получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за изобретение МРТ-томографа.
Функционально МРТ состоит из следующих элементов:
– магнитных градиентов;
– основного магнита;
– систем сбора и обработки данных;
– генератора (передатчика) радиоимпульсов;
– приемника радиоимпульсов;
– систем энергоснабжения и охлаждения.
Структурная схема МРТ с указанием вышеуказанных элементов приведена на рис. 1.
Общие принципы построения МРТ здесь не рассматриваются в связи со спецификой разработки, применения и особенностей МРТ, а акцент делается на реализации магнитных систем, и особенно сверхпроводящих магнитных систем (СМС). Следует лишь отметить, что скорость и качество выходного изображения определяется сигналом в приемной катушке и радиочастотном усилителе томографа, которые зависят от величины магнитной индукции томографа, т. е. индукции основного магнита.