【服务提示】NMR超导磁体维护提示
近期出现多次磁体相关的故障，为了让大家更好地理解磁体维护的注意事项，我们在这里介绍一下核磁共振超导磁体的内部构造。
失超
超导磁体属于电磁体，线圈使用超导线材绕制，电流可以一直在闭合线圈内部持续流动产生静磁场。我们需要液氦维持线圈的超导。由于超导线材的连接焊接点残留极小的电阻，其中的电流仍会极缓慢衰减，静磁场强度也会持续降低，我们用场漂（field drift）来反映这个特性，并通过锁场功能来保持静磁场稳定。但当由于各种原因线圈中出现了额外的电阻时，就形成了失超。
液氦
液氦的作用是保持超导线圈在超导状态，并保持真空腔的高真空状态。由于空气密度远大于氦气，补加液氦过程中及补加后，确认密封好所有接口，避免空气下沉并被冰冻形成负压倒吸。
液氮
液氮通过自身挥发减低空间热辐射，减少液氦的挥发消耗。由于空气接触到液氮时氧气会被液化，补加液氮过程中及补加后，确认密封避免负压倒吸。
重要：空气倒吸进液氮或液氦腔会导致端口结冰被封闭，挥发的气体不能正常释出，形成超压导致低温液体沸点升高。液氦腔超压可能直接导致失超。
真空
真空：隔绝周围环境对液氮液氦的热传导，由于液氦可以冻结真空腔内多数气体分子（游离的氦气分子也会被吸附器捕捉），正常其可以维持在高真空状态，但当液氦排空后，会进入低真空状态。
主场开关
主场开关：由于超导线圈为近似零阻的闭合环路，安装时我们需要通过加热中间一小段超导线使其产生电阻，才可以将电流充进超导线圈的主体部分。这一小段超导线和其上的加热丝构成主场开关。其位置在超导线圈主体之上，充电完成后，关闭加热，液氦会冷却这段超导线从而整个超导线圈闭合并自持。
慢速失超
慢速失超：opening main switch，为避免加热时热量传导，主场开关位置略高于超导线圈主体，大约对应液氦图上标注的minimum level during energizing，随着液面下降，会较早的暴露在氦气中，如果补加液氦时传输管没有充分冷却，热的氦气吹入可能导致这一部分出现电阻，或者是这里发生了磁通跳跃（参考下文）出现电阻，导致电流损耗加大，液氦挥发加速，锁场失败，形成慢失超，有几率转变成快失超。
快速失超
快速失超：quench，是指超导线圈完全失去超导性，所有电流转变为热量，将液氦快速挥发掉（几分钟内），常见于安装过程中，由于导线受电磁力重新分布位移摩擦生热出现。日常可能由于慢失超后液面下降至临界值或者线圈主体发生了磁通跳跃（参考下文）导致，此过程中线圈主体的温度会急剧升高，当液氦面较低时，有几率导致磁体报废。
失超处理
失超处理：当发现慢失超时，请立即联系布鲁克售后服务团队。工程师可以通过连接电源，使电流不再流经主场开关，其会逐渐冷却再次进入超导态。当电源不能及时到位时，应连续补加液氦避免出现快失超。当工具和液氦都无法及时到位时，或者突发的快失超，首先注意避免人员窒息，待失超完成后检查各个阀门闭合，如果没有液氦剩余，需排空液氮，因为这时的真空已经变差，磁体表面及内部会出现结霜等现象，应关机并取下探头，匀场线圈等附着配件，以减少损失。
失超后原因分析
失超后原因分析：只需要排除补加时操作不当，检查磁体内部没有结冰，以及确认了液氦补加周期和纯度，（请液氦供应商提供失超前最近一补加对应批次液氦的出厂质检报告，如下图），基本可以界定是磁通跳跃导致的失超，或称自发失超。绝大多数失超后的磁体可以再次成功安装并稳定工作。
我们在这里为大家介绍两个电磁学概念，您也可以自行搜索相应关键词了解。
磁通钉扎
磁通钉扎：flux pinning，是指超导体量子磁通线被缺陷或其他各种势阱所束缚的状态。磁通线是二类超导体中有磁场时出现的一根一根磁力线束。但超导材料中总有一些缺陷，使得磁通线刚好处于这些缺陷位置时，系统的总能量最低，因此磁通线会被束缚住，这个现象叫磁通钉扎。
磁通跳跃
磁通跳跃：flux jumping，由于涨落效应，磁通线总是在其平衡位置周围作无规则运动。被束缚的磁通线受到洛伦兹力作用可能会定向运动，并在其正常芯及其周围放出热量，超导体就会有电阻出现磁通运动导致有能量损耗，由于磁热效应，能量损耗又导致局部升温，局部升温导致该处钉扎效应降低，钉扎效应降低又导致磁通进一步运动。循环往复，少量缓慢的磁通运动引起大量的、迅速的磁通运动，如同雪崩，即称磁通跳跃。这种特性是二类超导体的固有特性，其可以导致局部突然出现电阻，如果出现在主场开关处，会导致慢失超，如果出现在线圈主体，会导致快失超。
布鲁克biospin提供专业的液氦补加服务，以及包含有磁体失超恢复的labscape connect合约。我们推荐用户接入全球磁体监控网络，及时发现磁体问题。
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失超
超导磁体属于电磁体，线圈使用超导线材绕制，电流可以一直在闭合线圈内部持续流动产生静磁场。我们需要液氦维持线圈的超导。由于超导线材的连接焊接点残留极小的电阻，其中的电流仍会极缓慢衰减，静磁场强度也会持续降低，我们用场漂（field drift）来反映这个特性，并通过锁场功能来保持静磁场稳定。但当由于各种原因线圈中出现了额外的电阻时，就形成了失超。
液氦
液氦的作用是保持超导线圈在超导状态，并保持真空腔的高真空状态。由于空气密度远大于氦气，补加液氦过程中及补加后，确认密封好所有接口，避免空气下沉并被冰冻形成负压倒吸。
液氮
液氮通过自身挥发减低空间热辐射，减少液氦的挥发消耗。由于空气接触到液氮时氧气会被液化，补加液氮过程中及补加后，确认密封避免负压倒吸。
重要：空气倒吸进液氮或液氦腔会导致端口结冰被封闭，挥发的气体不能正常释出，形成超压导致低温液体沸点升高。液氦腔超压可能直接导致失超。
真空
真空：隔绝周围环境对液氮液氦的热传导，由于液氦可以冻结真空腔内多数气体分子（游离的氦气分子也会被吸附器捕捉），正常其可以维持在高真空状态，但当液氦排空后，会进入低真空状态。
主场开关
主场开关：由于超导线圈为近似零阻的闭合环路，安装时我们需要通过加热中间一小段超导线使其产生电阻，才可以将电流充进超导线圈的主体部分。这一小段超导线和其上的加热丝构成主场开关。其位置在超导线圈主体之上，充电完成后，关闭加热，液氦会冷却这段超导线从而整个超导线圈闭合并自持。
慢速失超
慢速失超：opening main switch，为避免加热时热量传导，主场开关位置略高于超导线圈主体，大约对应液氦图上标注的minimum level during energizing，随着液面下降，会较早的暴露在氦气中，如果补加液氦时传输管没有充分冷却，热的氦气吹入可能导致这一部分出现电阻，或者是这里发生了磁通跳跃（参考下文）出现电阻，导致电流损耗加大，液氦挥发加速，锁场失败，形成慢失超，有几率转变成快失超。
快速失超
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失超处理
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磁通跳跃
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