磁屏蔽容器制造技术

本发明专利技术提供一种受到磁屏蔽的容器（１），具有设置在其一轴（Ｓ）平行对置位置上的两个磁场均匀化极靴（１０．１，１０．２），具有围绕所述两极靴的一磁蔽轭件（２），所述两极靴和轭件封围一磁腔（２６），所述容器还包括围绕所述轴线设置并沿径向与之离开的各磁场源（２．４，２．５），从而在所述磁腔之内存在着取向在所述轴线方向上的基本上均匀的磁场Ｂｏ并从而在所述磁腔之内存在一可用的容积，其中在横交于所述轴线的方向上的磁场对于所述磁场Ｂｏ的比值具有一不大于１．５×１０↑［－３］／ｃｍ的数值。由于采用这一结构所能达到的重量对容积的比值很低，符合本发明专利技术的容器生产成本低并特别适于运送极化气体。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种受到磁屏蔽的容器，比如可用作一种自旋极化气体的运送装置，并涉及一种用于其中的储存小室。
技术介绍
核自旋极化气体，特别是贵重气体，诸如质量数为3的氦同位素(3He)或质量数为129的氙同位素(129Xe)以及含有氟、碳或磷同位素19F、13C或31P都为基础物理研究中的大量实验所需要。在医药领域中，这些同位素特别被考虑用于比如肺脏的核磁共振成像之中。(比如请见WO 97/37239，WO95/27438，Bachert等人，Mag Res Med36192-196(1996)和Ebert等人，TheLancet3471297-1299(1996))。使用这种自旋极化气体在核磁共振成像之中的前提是，核的自旋I的极化P的程度，或者相关的磁双极矩μI，比通常在磁共振成像设备的磁场Bt中的热平衡中所达到的要大4-5个量级。这一正常极化程度，PBoltzmann，取决于磁双极能量-μIBT和平均热能kTPBoetzmann＝tanh(μIBT/kT) (1)(其中k＝Boltzmann常数，而T＝绝对温度)。在PBoltzmann＜＜1处，则趋近于μIBT/kT。 虽然用在人体组织磁共振成像之中的氢同位素1H在BT＝1.5T和T＝300K的情况下只达到PBoltzmann为5×10-6，而在气体磁共振成像中要求P≥1×10-2，即1％。要求P如此极为增大主要是由于，与人体组织中氢的浓度相比，气体原子中的浓度较低。具有如此极化程度的气体(通常称作超极化气体)可借助于多种已知的方法，最好是光学泵送方法，予以生产。 此外，对于气体磁共振成像来说，需要较大数量的气体，比如一次呼吸的容积(0.5到1l)。 特别高的极化程度，比如＞30％，与高生产速度，比如0.5l/h相结合，可以通过压缩一种光学泵送的气体来获得。这一过程叙述在以下各出版物之中，其内容在此引入作为参考 -Eckert等人“物理学研究中的核仪器和方法”A32053-65(1992)；-Becker等人“中子研究”5；1-10(1996)；-Surkau等人“物理学研究中的核仪器和方法”A384444-450(1997)；-Heil等人“物理学通信”A201337-343(1995)。 不过，超极化气体的生产和使用不是必需在同一地点，因而发生了把比如利用上述方法生产的极化气体运送给顾客的问题，比如为肺脏用在一核磁共振成像设备之中。 先前，没有可供使用的、为这样一种自旋极化气体的一很大储存容积提供足够均匀存储磁场的可运送磁性装置。其次，核自旋在小室壁部上非常迅速地去极化，以致极化的气体只能在保持必需的极化程度的同时被储存较短的时间。
技术实现思路
本专利技术提出的课题是，提供一种磁性装置，能够为一足够大储存容积的超极化气体形成一可运送的均匀存储磁场。 从一方面看，本专利技术因而提供一种受到磁屏蔽的容器，具有设置在其一轴线上平行对置位置上的两个磁场均匀化极靴，具有围绕所述两极靴设置的一磁屏蔽轭件，所述两极靴和轭件封围一磁腔，所述容器还包括围绕所述轴线设置并沿径向与之离开的各磁场源，从而在所述磁腔之内存在着取向在所述轴线方向上的基本上均匀的磁场Bo并从而在所述磁腔之内存在一可用的容积，其中在横交于所述轴线的方向上的磁场对于所述磁场Bo的比值具有一绝不大于1.5×10-3/cm的数值。 这样一种容器可以设计成重量小、结构简单，以及制作便宜和使用经济。其次，采用这种容器时，被运送的核物质可以尽可能地即使在外部漏磁磁场中也保持其取向，亦即，去极化松驰时间可以尽可能地长，以便防止气体核自旋的杂乱取向。 本专利技术的容器，适合于盛放和运送自旋极化原子，特别是极化的3He和129Xe，最好是配有磁场均匀化的、高度导磁的和软磁性的平板，比如由μ-金属或软铁制成的平板，作为两极靴，并且结构设计得致使在其中提供一足够均匀磁场的有用容积与总容积之间可以达到一很大的比值，比如一至少具有1∶30的比值。不过，这一比值最好是至少1∶5，更为可取的是1∶3，而特别有利的是1∶2-1∶1.5的比值可以达到。由此，对于磁场Bo的相对横向梯度Gr，一数值Gr＝((δBr/δr)/Bo)≤1.5×10-3/cm (2)用作可用容积之内的一种均匀性条件。这一要求出自依赖于梯度的松驰时间T1G，在高压下，诸如本专利技术所涉及的那些压力，此时间T1G与Gr和气压P的关系如下T1G＝P/Gr2×(1.75×104cm2bar/h)-1(3)(请见Scherer等人，Phys Rey1391398(1965))按照方程(3)，在Gr＜1.3×10-3/cm和P＝3bar的情况下，获得一依赖于梯度的松驰时间T1G＞76h。 在较低压力下，T1G＝P/Gr2×(1.8×10-3cm2bar/h)-1(请见Barbe，Journal de Physique35699和937(1974))。 在把一极化汽体储存小室送进本专利技术的容器期间，Gr一般将小于0.02×10-3/cm。这样，3He在3bar下每30S只损失2％的极化。 在符合本专利技术的容器之内，Gr最好是不超过1.3×10-3/cm，更为可取地不超过7×10-4/cm。在一气体储存小室半径为8cm的情况下，≤1.3×10-3/cm的Gr对应于≥127h的T1G，而在一气体储存小室半径为2cm的情况下，≤7×10-4/cm的Gr对应于≥350h的T1G。 为了补偿容器内部空间各边缘区域中的磁场畸变并因而提高磁场Bo的均匀性，容器特有一些磁场源，配置的方式可使容器内部空间各边缘区域中的磁场畸变为最小而在容器内部的磁场大部是均匀的。 为了在核自旋的极化一旦获得后予以保持，只要求一较弱的均匀磁场，最好是显示出的磁场强度小于5mT，更为可取的是小于1mT，尤其是多在0.2至0.9mT的范围之内。在这样一种弱磁场之中，可以借助于测量仪器来达到极化程度的连续品质控制，以确保特定的可靠性。因而在一项优先实施例中，一磁场传感器(比如基于Foerster原理的一种)设置在本专利技术的容器之内，以及允许测定由超极化气体所生成的磁场Bd。 虽然借助于铁磁材料生成严格的均匀磁场预先集中在T(泰斯拉)范围之内的高场强上，本专利技术的容器的基本原则是有意着重在最为有效和实际地实现一种大为均匀的弱磁场上，比如采用铁磁材料。 一种高度均匀性可以在弱磁场范围内获得，如果比如作为均匀化铁磁元件，两个薄的软铁，或更为可取地μ-金属平板被用作两个极靴。这样两个极靴，由于其极高的导磁性和低剩磁，会在介入空间即磁腔之内造成一个非常均匀的磁场。 在一特别优先的实施例中，这些极靴的均匀化效应可以通过在两极靴与轭件之间装入各磁阻而予以增大。一种用作一这类磁阻的一种最佳材料是一刚性的非磁性层，比如状为一平板，比如由塑料制成，配装在极靴与轭件之间。如果这样的一平板，或者为了节省重量，最好是一种多孔的比如蜂窝结构，也粘合于极靴，这样可保证其平整度而使两极靴平行和磁场Bo均匀。 为了以可能最简单的方式满足上述的均匀性条件，同时为了形成一较大的储存容积，已经证实，特别可取的是，本专利技术的容器设计成一种釜式磁铁形式。这类磁性装置基本上由一封闭的釜器组成，在一种示范性结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种受到磁屏蔽的容器（１），具有设置在其一轴线（Ｓ）上平行对置位置上的两个磁场均匀化极靴（１０．１，１０．２），具有围绕所述两极靴的一磁屏蔽轭件（２），所述两极靴和轭件封围一磁腔（２６），所述容器还包括围绕所述轴线设置并沿径向与之离开的各磁场源（２．４，２．５），从而在所述磁腔之内存在着取向在所述轴线方向上的基本上均匀的磁场Ｂ，并从而在所述磁腔之内存在一可用的容积，其中在横交于所述轴线的方向上的磁场梯度对于所述磁场Ｂｏ的比值具有一不大于１．５×１０↑［－３］／ｃｍ的数值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 1997-9-26 19742548.81.一种受到磁屏蔽的容器(1)，具有设置在其一轴线(S)上平行对置位置上的两个磁场均匀化极靴(10.1，10.2)，具有围绕所述两极靴的一磁屏蔽轭件(2)，所述两极靴和轭件封围一磁腔(26)，所述容器还包括围绕所述轴线设置并沿径向与之离开的各磁场源(2.4，2.5)，从而在所述磁腔之内存在着取向在所述轴线方向上的基本上均匀的磁场Bo，并从而在所述磁腔之内存在一可用的容积，其中在横交于所述轴线的方向上的磁场梯度对于所述磁场Bo的比值具有一不大于1.5×10-3/cm的数值；所述两极靴(10.1，10.2)由各磁阻元件(16)支承；还包括一气体储存小室(20)，设置在所述磁腔(26)之中所述可用容积之中；所述小室(20)配有一阀门(22)，以允许装入并取出气体。2.按照权利要求1所述的一种容器，其中所述比值具有一不大于7×10-4/cm的数值。3.按照或是权利要求1所述的一种容器，其中所述可用容积对于所述磁腔(26)的容积之比值大于1∶30。4.按照或是权利要求1所述的一种容器，其中所述可用容积对于所述磁腔(26)的容积之比值大于1∶5。5.按照或是权利要求1所述的一种容器，其中所述可用容积对于所述磁腔(26)的容积之比值大于1∶2。6.按照权利要求1所述的一种容器，其中所述可用容积至少是50ml。7.按照权利要求1所述的一种容器，其中所述可用容积至少是100ml。8.按照权利要求1所述的一种容器，其中所述可用容积至少是200-2000ml。9.按照权利要求1所述的一种容器，其中所述两极靴(10.1，10.2)是由μ-金属或软铁制成的。10.按照权利要求1所述的一种容器，其中所述轭件(2)是由一种在磁场强度低于1T下不磁饱和的材料制成的。11.按照权利要求1所述的一种容器，其中所述轭件(2)是由一种在磁场强度低于2T下不磁饱和的材料制成的。12.按照权利要求1所述的一种容器，其中所述各磁场源(2.5)围绕每一所述极靴(10.1，10.2)的周边设置。13.按照权利要求12所述的一种容器，其中所述各磁场源设置在所述轭件侧壁(2.2)与各端壁(2.1.1，2.1.2)之间。14.按照权利要求1所述的一种容器，其中所述磁场源(2.4)在所述两极靴(10.1，10.2)之间的一平面(4)上围绕所述轴线(S)设置。15.按照权利要求14所述的一种容器，其中所述各磁场源(2.4)设置在所述轭件(2)的两段(2.3.1)之间。16.按照权利要求1所述的一种容器，其中一组磁场源(2.5)围绕每一所述极靴(10.1，10.2)的周边设置，而另一组磁场源(2.4)在所述两极靴(10.1，10.2)之间的一平面(4)上围绕所述轴线(S)设置。17.按照权利要求1所述的一种容器，还包括一磁屏(40)在所述轭件(2)之内围绕所述轴线(S)设置。18.按照权利要求1所述的一种容器，还包括至少一个垫片，在所述轭件(2)之内围绕所述轴线(S)设置。19.按照权利要求1所述的一种容器，对于它，容器(1)总重量与磁腔(26)容积之间的比值绝不大于1kg/l。20.按照权利要求1所述的一种容器，对于它，容器(1)总重量与磁腔(26)容积之间的比值绝不大于0.2kg/l。21.按照权利要求1所述的一种容器，对于它，容器(1)总重量与磁腔(26)容积之间的比值绝不大于1/30kg/l。22.按照权利要求1所述的一种容器，是可开启的和...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃尔克艾达姆，迈克尔埃博特，蒂诺格罗斯曼，沃纳海尔，厄恩斯特威廉奥滕，丹尼拉罗，莱因哈德瑟考，
申请(专利权)人：赫利斯平波拉里西尔特加斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]