108年:放射器材(2)
超導磁鐵之磁振造影系統,環繞磁鐵線圈及冷凍劑間的 真空層,其主要功能不包括下列何者?
A減緩液態氦的消耗
B減低熱傳導
C減低熱輻射
D減低熱對流
詳細解析
本題觀念:
超導磁振造影系統的低溫容器(cryostat)採用多層設計,其中圍繞磁鐵線圈和冷凍劑(液態氦)之間的真空層是熱絕緣的核心機制。熱傳遞有三種方式:傳導(conduction)、對流(convection)、輻射(radiation)。本題為反向題,問真空層功能「不包括」何者。
選項分析
✅ (A) 減緩液態氦的消耗 正確包含。真空層阻止熱量進入低溫容器,從而減少液態氦蒸發消耗,此為真空層的實際效益之一。
✅ (B) 減低熱傳導 正確包含。真空環境中氣體分子極稀少,透過氣體分子碰撞傳遞的熱傳導(conduction)幾乎消除。高真空( torr)可將殘留氣體熱傳導降至極低。
❌ (C) 減低熱輻射(答案,真空層無法阻止輻射) 不包含此功能。熱輻射(thermal radiation)是電磁波傳遞,不需要介質,即使在完全真空中仍能傳遞。真空層本身無法減少熱輻射,需要額外的輻射屏蔽(radiation shield)(如鍍銀多層絕熱(multilayer insulation, MLI))才能降低輻射熱負荷。因此「減低熱輻射」不是真空層的功能。
✅ (D) 減低熱對流 正確包含。對流(convection)需要流體(氣體或液體)作為介質。
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