一种用于低场磁共振系统的定位进样装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于低场磁共振系统的定位进样装置，还公开了一种用于低场磁共振系统的定位进样方法，定位进样装置包括空气压缩机和真空泵，它们通过管道连接到非圆形进样导管，非圆形进样导管上安装有定位器和导管下盖，一同放入网罩和屏蔽盒中。计算机通过两个电磁阀控制装载有核磁样品管的非圆形定向滑块在永磁体和定位器之间定向、无旋转来回传送，保证核磁样品平稳、快速定位到网罩和屏蔽盒中心的探测区域。PEEK材料的非圆形进样导管和涂有耐高温绝热材料的核磁样品管，保证核磁样品的恒温。本发明专利技术结构简单、操作方便，实现定位进样和有效保温。适用于基于原子磁力计方法探测NMR和MRI研究。

【技术实现步骤摘要】
一种用于低场磁共振系统的定位进样装置和方法
本专利技术涉及气动和真空方法传送、样品保温停车场车辆监控管理领域，具体涉及一种用于低场磁共振系统的定位进样装置，还涉及一种用于低场磁共振系统的定位进样方法，适用于基于原子磁力计方法进行磁共振成像（Magneticresonanceimaging，MRI）的定位进样，还可以扩展应用于流动气体和液体等核磁样品的检测。
技术介绍
气动方法是用于NMR谱仪中输送核磁样品的通用传统方法。在传统高场NMR谱仪中，核磁样品的极化、信号的探测通常是在超导磁体内的同一区域中完成，核磁样品由气动传送到NMR谱仪的探测区域，或者由气动推出探测区域而更换和取出核磁样品。MartinArmbruster等人在专利“NMR-MASprobeheadwithintegraltransportconduitforanMAS-rotor”（美国专利号：US8212559）中，描述了传统高场NMR谱仪中利用一个气动传送换样装置完成核磁样品的装卸过程。装载了样品的核磁样品管通过传送管道内气流稳定地输送到NMR谱仪的探测区域。而样品卸载时，只需要将气流反向即可从探测区域里吹出核磁样品管。这里，极化区域和探测区域在空间上为同一区域，除特殊情况之外，这一区域通常为室温工作区域。因此，对传送的速度和核磁样品的保温并没有特殊的要求，只需要能将核磁样品平稳、准确地传送到探测区域即可。与传统高场NMR谱仪方法不同，基于原子磁力计方法探测NMR是在超低磁场的环境下测量和研究核磁样品。因为NMR信号的大小与核磁样品的极化度呈正比，被测量的核磁样品需要通过一个磁场预极化区域进行热极化处理（也称预极化）。在基于原子磁力计方法探测NMR过程中，通常使用一个～Tesla量级磁场强度的永磁体来预极化核磁样品。由于永磁体的磁场会破坏核磁样品探测区域的零磁场环境，所以需要将预极化区域和探测区域在空间上隔离开，实现远程探测。在实验测量和研究中，核磁样品需要多次在预极化区域和探测区域之间传送，因此不仅要求平稳、快速（~0.1s），尽可能地减少核磁样品的极化度在传送过程中损失，还要求核磁样品管的恒温，不受预极化区域和探测区域温度差的影响。目前，已有多种解决基于原子磁力计方法探测NMR信号的装置中样品传送的方案，部分相关文章和专利的技术方案举例如下：1）M.P.Ledbetter等人在专利“DetectionofJ-CouplingUsingAtomicMagnetometer”（美国专利号：US20120176130）的装置中，使用注射泵进行液体样品传送；2）D.Budker等人在“Atomicmagneticgradiometerforroomtemperaturehighsensitivitymagneticfielddetection”（美国专利号：US7573264）中，使用蠕动泵传送液体核磁样品，液体核磁样品在不同作用区域做循环流动。这两种方法完成进样需要1—2s时间，能够实现较快、稳定的核磁样品传送。但是，（1）基于这两种方法的装置，都需要较长的传送管道连接预极化区域和探测区域。因此，实验中需要大量液体核磁样品来填充传输管道，液体核磁样品使用量大，不适用于少量液体核磁样品的情况；（2）不能做到定位进样，无法扩展到基于原子磁力计方法的MRI研究；（3）完成测试一种流动样品后，不能方便更换样品和清洗传送管道。3）ValerioBiancalan等人在文章“Afastpneumaticsample-shuttlewithattenuatedshocks”（ReviewofScientificInstrument，85,036104（2014））中描述，在进样管和进样滑块上使用特殊开孔改变内部气流来减少核磁样品管在传送进样过程中的振动，但是，其不适用于高温工作环境，也无法扩展到基于原子磁力计方法的MRI研究。在基于原子磁力计方法探测NMR过程中，需要利用气动方法的进样装置将核磁样品快速地由预极化区域传送到探测区域，即传送到靠近激光与蒸气泡内原子相互作用的区域。由于一些工作在高温的装置，例如基于无自旋交换弛豫（Spin-exchangerelaxation-free，SERF）物理机制的原子磁力计方法（工作温度～470K）探测NMR等，（A）使用现有的进样装置无法对核磁样品进行定位传送，由此，不能扩展到基于原子磁力计方法的MRI研究；（B）在传输和测量过程中不能有效地保持核磁样品的温度，造成在探测区域里的核磁样品被加热升温，从而影响一些有效测量和实验结果，例如，对于常温下的生物样品研究等。因此，在基于原子磁力计方法探测NMR过程中，如何实现核磁样品传送更为简便、速度快速、定位准确？能够避免探测区域的高温对核磁样品产生热影响？同时保证原子蒸气泡工作在的高温，并维持原子蒸气泡内相关物理机制正常运行？是急迫需要解决的问题。例如：基于SERF机制的原子磁力计方法探测NMR的装置，其具有～0.1fT/Hz1/2超高灵敏度，工作温度～470K，在探测核磁样品时，需要核磁样品多次在室温预极化区域和高温探测区域来回传送。由此，当使用生物核磁样品时，使用现有的圆形管（腔、气道等）进样方法或技术难以保证核磁样品在每次传输到探测区域后都一直保持同一状态，也难以保证其不受到高温工作原子蒸气泡的影响。为了提高核磁样品传输的速率、增加核磁样品进样的质量、改进核磁样品的保温性能、以及更有效的扩展功能，迫切的需要发展全新的一种用于低场磁共振系统的定位进样方法与装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供了一种用于低场磁共振系统的定位进样方法。其利用非圆形进样管的约束作用，约束载有核磁样品管的非圆形定向滑块，可以将核磁样品管定向、无转动地传送到激光与原子相互作用探测区域，有利于精确测量NMR和实施MRI；利用其耐高温绝热材料作为核磁样品管保温，也用于作为原子蒸气泡的一个保温面；在核磁样品管表面涂有耐高温（>500K）绝热涂层，可以有效地隔热，以保持核磁样品管多次传送后温度恒定，避免核磁样品在测量时被加热。与现有技术相比，利用有效地减震技术使得引入的噪声明显减小。设计核磁样品管位于原子蒸气泡侧面的进样方式，经过简单改造可方便扩展用于研究液态或者气态核磁样品。因此，本专利技术一种用于低场磁共振系统的定位进样装置具有更加广泛的应用领域。本专利技术目的是在于提供一种用于低场磁共振系统的定位进样装置，其由空气压缩机、真空泵、计算机、两个电磁阀、三个管道、非圆形进样导管、导管上密封盖、永磁体、网罩、屏蔽盒、非圆形定向滑块、核磁样品管、定位器和导管下盖组成。本专利技术结构简单、操作方便，与现有的进样装置相比，本专利技术装置实现了核磁样品的定向、无转动的定位进样和有效保温。在本专利技术实施过程中，将另外包括激光器、激光束、原子蒸气泡和光电探测器，应用到基于原子磁力计方法探测NMR的装置更具有实用性。为了实现上述的目的，本专利技术采用以下技术方案：一种用于低场磁共振系统的定位进样装置，包括屏蔽盒，还包括非圆形进样导管和罩设在屏蔽盒外的网罩，非圆形进样导管底部盖设有导管下盖并穿过网罩和屏蔽盒设置在屏蔽盒内，导管下盖上开设有进出气孔，非圆形进样导管内设置有固定有核磁样品本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于低场磁共振系统的定位进样装置，包括屏蔽盒（13），其特征在于，还包括非圆形进样导管（9）和罩设在屏蔽盒（13）外的网罩（12），非圆形进样导管（9）底部盖设有导管下盖（17）并穿过网罩（12）和屏蔽盒（13）设置在屏蔽盒（13）内，导管下盖（17）上开设有进出气孔，非圆形进样导管（9）内设置有固定有核磁样品管（15）的非圆形定向滑块（14），非圆形定向滑块（14）的外形与非圆形进样导管（9）内壁形状适配，非圆形进样导管（9）上部套设有永磁体（11），非圆形进样导管（9）顶部盖设有导管上密封盖（10），气动装置通过第三管道（8）与非圆形进样导管（9）连通。

【技术特征摘要】
1.一种用于低场磁共振系统的定位进样装置，包括屏蔽盒(13)，其特征在于，还包括非圆形进样导管(9)和罩设在屏蔽盒(13)外的网罩(12)，非圆形进样导管(9)底部盖设有导管下盖(17)，非圆形进样导管(9)底部穿过网罩(12)和屏蔽盒(13)设置在屏蔽盒(13)内，导管下盖(17)上开设有进出气孔，非圆形进样导管(9)内设置有固定有核磁样品管(15)的非圆形定向滑块(14)，非圆形定向滑块(14)的外形与非圆形进样导管(9)内壁形状适配，非圆形进样导管(9)上部套设有永磁体(11)，非圆形进样导管(9)顶部盖设有导管上密封盖(10)，气动装置通过第三管道(8)与非圆形进样导管(9)连通，还包括设置在非圆形进样导管(9)内壁上用于定位非圆形定向滑块(14)的定位器(16)。2.根据权利要求1所述的一种用于低场磁共振系统的定位进样装置，其特征在于，所述的气动装置包括第一管道(6)和第二管道(7)，第一管道(6)一端与空气压缩机(1)连接，另一端通过第一电磁阀(4)与第三管道(8)连通；第二管道(7)一端与真空泵(2)连通，另一端通过第二电磁阀(5)与第三管道(8)连通，还包括用于控制第一电磁阀(4)和第二电磁阀(5)开关的计算机(3)。3.根据权利要求1所述的一种用于低场磁共振系统的定位进样装置，其特征在于，所述的定位器(16)为轴心带孔非圆形，定位器(16)通过PEEK材质的螺丝固定在非圆形进样导管(9)内壁上。4.根据权利要求2所述的一种用于低场磁共振系统的定位进样装置，其特征在于，所述的第一管道(6)、第二管道(7)、第三管道(8)、非圆形进样导管(9)、导管上密封盖(10)、导管下盖(17)和非圆形定向滑块(14)均为PEEK材质，永磁体(11)为海尔贝克阵列结构的磁体，磁场强度范围...

【专利技术属性】
技术研发人员：周欣，王晓飞，孙献平，赵修超，叶朝辉，刘买利，
申请(专利权)人：中国科学院武汉物理与数学研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42