一种激光预极化固态氙的升华装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种激光预极化固态氙的升华装置，包括轭铁框，还包括设置在轭铁框内一侧的第一磁场发生器、设置在轭铁框另一侧的第二磁场发生器、设置在轭铁框内并位于第一磁场发生器和第二磁场发生器之间的容器，容器外套设有保温套筒，容器外壁设置有加热器，加热器通过电缆线与设置在轭铁框内的温度控制显示单元连接，还包括可伸入到容器内的冷阱。本发明专利技术针对性强、使用方便、结构简单。通过设置一个确定方向和稳定强度的磁场、加上恒定温度环境，能够有效地解决升华过程中激光预极化氙非热平衡核自旋极化度的损失以及导致的氙核磁共振或者磁共振成像信号的起伏、变化问题。特别适用于对于人体肺部和脑部磁共振成像医学上的应用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种激光预极化固态氙的升华装置，包括轭铁框，还包括设置在轭铁框内一侧的第一磁场发生器、设置在轭铁框另一侧的第二磁场发生器、设置在轭铁框内并位于第一磁场发生器和第二磁场发生器之间的容器，容器外套设有保温套筒，容器外壁设置有加热器，加热器通过电缆线与设置在轭铁框内的温度控制显示单元连接，还包括可伸入到容器内的冷阱。本专利技术针对性强、使用方便、结构简单。通过设置一个确定方向和稳定强度的磁场、加上恒定温度环境，能够有效地解决升华过程中激光预极化氙非热平衡核自旋极化度的损失以及导致的氙核磁共振或者磁共振成像信号的起伏、变化问题。特别适用于对于人体肺部和脑部磁共振成像医学上的应用。【专利说明】 一种激光预极化固态氙的升华装置
本专利技术涉及到核磁共振波谱和成像领域，更具体涉及一种激光预极化固态氙的升华装置，激光预极化氙在固态累积和存储之后、保持极化度基本无损地升华、成为能够输入到生物体内(例如动物或者人体肺部)适用的磁共振造影剂。
技术介绍
激光预极化系统能够产生探测灵敏度增强?100,000倍的磁共振造影剂(例如，氙-129和氦-3等气体)，具有重要的应用前景。但是，由于一些特殊环境使用，例如，人体肺部和脑部功能可视或者临床早期疾病诊断，对于激光预磁共振造影剂有更高极化度、以升计量的大容量等要求。因此，在一个流动工作方式的激光预极化系统里，通常包括一个对于激光预极化氙气体进行固态累积和存储的装置。那么，激光预极化系统工作一段时间、在放置液氮杜瓦的冷阱里产生了足够量的固态氙之后，需要将其升华为气态才能够输入到包括人体肺部或者脑部的生物体里进行磁共振探测或者成像。因此，如何将激光预极化固态氙升华为极化度基本无损地气态？需要做的事情是:在这个升华过程中，为激光预极化氙提供一个合适的工作环境和条件。现在已有的一些相关方法、技术，以及遇到的问题如下: (a)直接从固态累积和存储装置的液氮里取出装有激光预极化氙的冷阱，让其自然升华成为气态。这个方法最简单，不需要任何其它的辅助装置。但是，在这个升华过程，冷阱处于室温，没有人为的温度控制，冷阱玻璃从液氮温度升温较慢，因此，激光预极化固态氙需要一段时间才能升华为气态； (b)使用了热水能够加速升华过程，这是对方法(a)是一个改进。即:从固态累积和存储装置的液氮里取出装有激光预极化固态氙的冷阱，然后将其放入一个保温杯的热水里，作用是为了加速激光预极化氙从固态到气体的升华过程。减小了升华的时间，从而减小极化度的损失。存在问题是，激光预极化系统工作时间的长短，产生的激光预极化氙气体在容量上具有大小的差别，因此在固态累积和存储装置的冷阱里得到的固态氙量不一样，表现为其结晶厚度有差异。则每次使用的热水在容量上和温度上不易完全满足其升华的要求； (C)利用一个升降台，将固态累积和存储装置里的磁场单元、液氮杜瓦降下、离开装有激光预极化固态氙的冷阱。这种方法类同于方法(a)，也是让装有固态氙的冷阱相对较长时间地暴露在大气里、在室温下升华成为气态； (d)在上面三种情况下，装有激光预极化固态氙的冷阱都是处于地磁场或者磁共振谱仪翼磁场下进行升华的，不同的升华位置的磁场环境(方向和强度)会造成激光预极化氙在不同程度上的极化度损失。从而，在核磁共振谱或者磁共振成像中，能够观测到氙信号的起伏、变化。显然可见，现有的升华方法和技术仍然存在一些缺陷和不足之处。为了解决上述问题，进一步地使得激光预极化系统具有更高的工作效率和性能，减少升华过程中激光预极化氙的极化度损失，有必要、针对性地发展一种包括有外加恒定磁场和升华温度控制的 激光预极化固态氙的升华装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的上述问题，提供一种激光预极化固态氙的升华装置。针对流动工作方式激光预极化氙的升华装置里存在的多种问题，提出一种包括冷阱外加有恒定磁场和升华温度自动控制的方法。其具体实施是将一个容器放置在恒定磁场里，容器内充入了水，并且能够对水进行预先设定温度、加热、以及自动温度控制；当装有激光预极化固态氙的冷阱放入本专利技术装置的容器中之后，在热水里能够迅速升华为气体，同时极大地保存了激光产生的非热平衡核自旋极化度。本专利技术简单、方便，并具有针对性、实用性强的特点，能够满足基本无损地保存极化度、升华激光预极化固态氙到气态的需要。这对于激光预极化系统产生能够满足人体肺部和脑部磁共振成像的高极化度、大容量氙是重要的一步。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术措施: 一种激光预极化固态氙的升华装置。使用了一个外加磁场，由于其具有恒定的磁场强度、一个固定的磁场方向，为升华提供了一个稳定的磁场环境；使用了一个装有水的容器，具有预先设定工作温度、加热和恒温的功能，提供了一个能够按照激光预极化固态氙数量要求而设定的恒定温度环境。因此，极大地减少了工作环境对于升华激光预极化固态氙的影响，从而有效地提高了激光预极化系统生产非热平衡核自旋极化氙的效率。本专利技术提供了一种激光预极化固态氙的升华装置，利用其特性，能够使得激光预极化固态氙的升华到气态，同时基本无损激光产生的非热平衡核自旋极化度。与现有激光预极化固态氙升华方法和技术相比，本专利技术提出了更为完善的解决方案，有针对性地建立了恒定的磁场环境和稳定的温度环境。避免了在不同位置升华激光预极化固态氙受到的地磁场、磁共振谱仪翼磁场的不同方向和强度的影响；也避免了不同数量的激光预极化固态氙与升华温度之间关联造成的极化度损失。其结果是相应地极大提高了激光预极化系统的工作性能及生产激光预极化氙气体的效率。一种用于激光预极化固态氙的升华方法，其步骤是: 步骤1、一组永磁体或者一组线圈，产生一个恒定的磁场环境； 步骤2、一个容器内充入水，外面依次装有环绕的加热器和保温套筒； 步骤3、一个温度控制显示单元与加热器一起工作，预先设定水温、加热并使得水恒温，提供一个稳定的温度环境； 步骤4、将容器放置在恒定磁场里； 步骤5、然后，将装有激光预极化固态氙的冷阱放入容器里的热水中，利用水温使得激光预极化固态氙升华成为气态； 步骤6、最终，从激光预极化氙气体从冷阱的出口真空阀门流出，氙原子的非热平衡核自旋极化程度保持在基本与其固态化之前的相同。为了实现激光预极化系统生产高极化度、大容量的非热平衡核自旋极化度氙的目的，本专利技术采用恒定磁场和稳定温度方法的升华装置，能够实现将激光预极化固态氙升华到气态，同时保持非热平衡核自旋极化度基本无损。以永磁体磁场为例，本专利技术激光预极化固态氙的升华装置包括轭铁框、两个永磁体、两个磁极头、容器口隔套、容器、保温套筒、水、加热器、电缆线、温度控制显示单元、冷阱，除独立放置的冷阱和作为安装架的轭铁框以外，其它组件都安装在轭铁框上。轭铁框两端的内面分别各安装有一个永磁体和一个磁极头；轭铁框上端依次连接容器口隔套、容器、加热器、保温套筒；容器内装有水；轭铁框前端安装有温度控制显示单元，其通过电缆线与加热器相连接。轭铁框与两个永磁体、两个磁极头的共同作用在容器中端产生一个确定方向、稳定和均匀的磁场区域；加热器、保温套筒和温度控制显示单元合并作用使得容器中的水保持在一个恒定的温度点。冷阱被独立放置，包括两个真空阀门、一个L型管道、一个玻璃容器、一个出气管道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光预极化固态氙的升华装置，包括轭铁框（1），其特征在于，还包括设置在轭铁框（1）内一侧的第一磁场发生器、设置在轭铁框（1）另一侧的第二磁场发生器、设置在轭铁框（1）内并位于第一磁场发生器和第二磁场发生器之间的容器（6），容器（6）外套设有保温套筒（5），容器（6）外壁设置有加热器（10），加热器（10）通过电缆线（11）与设置在轭铁框（1）内的温度控制显示单元（12）连接，还包括可伸入到容器（6）内的冷阱（13）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周欣，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：