一种用于磁共振造影剂预极化的级联容器及其方法技术

本发明专利技术公开了一种用于磁共振造影剂预极化的级联容器，包括保温盒、设置在保温盒内的第一容器和第二容器，第一容器和第二容器外均设置有多孔管道，第一容器和第二容器上还均设置有通道和碱金属充入管道，第一容器和第二容器内均设置有铂电阻，保温盒上还设置有第一光窗和第二光窗，保温盒外部设置有三组亥姆赫兹线圈。本发明专利技术还公开了一种用于磁共振造影剂预极化的级联容器方法，通过级联容器对磁共振造影剂进行多种预处理达到激光预极化。本发明专利技术结构紧凑、简单，易更换、使用方便，同时可以充分地利用激光的功率和轮廓，从而，有效地提高了磁共振造影剂预极化的激光抽运效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种用于磁共振造影剂预极化的级联容器，包括保温盒、设置在保温盒内的第一容器和第二容器，第一容器和第二容器外均设置有多孔管道，第一容器和第二容器上还均设置有通道和碱金属充入管道，第一容器和第二容器内均设置有铂电阻，保温盒上还设置有第一光窗和第二光窗，保温盒外部设置有三组亥姆赫兹线圈。本专利技术还公开了一种用于磁共振造影剂预极化的级联容器方法，通过级联容器对磁共振造影剂进行多种预处理达到激光预极化。本专利技术结构紧凑、简单，易更换、使用方便，同时可以充分地利用激光的功率和轮廓，从而，有效地提高了磁共振造影剂预极化的激光抽运效率。【专利说明】ー种用于磁共振造影剂预极化的级联容器及其方法
本专利技术涉及到原子与原子核极化领域，更具体涉及基于流动工作气体和碱金属原子蒸气预混合、增加激光与碱金属原子相互作用以及自旋交换碰撞转移区域的预极化方法，提供一种用于预极化的级联容器，具体适用于激光预极化磁共振造影剤。
技术介绍
使用光抽运自旋交换技术预极化磁共振造影剤(例如3He、129Xe)是ー种非常有效的方法，能够提高造影剤的探测灵敏度?100，000倍，它们可能成为ー种肺部和脑部功能可视或者临床早期疾病诊断的新工具。在激光预极化里，肺部和脑部磁共振造影剤核自旋极化度的建立依赖于光抽运自旋交换的工作环境和条件。当使用流动方式时，会遇到以下一些问题:I)处于室温的工作气体(例如:Xe+He+N2混合气体)流动进入光抽运容器，降低了光抽运容器的温度，从而导致碱金属的温度下降，影响碱金属原子蒸气工作密度；2)处于高压(例如:5atm)的工作气体流动进入光抽运容器后，会产生涡流，使得エ作气体在光抽运容器里的分布不是那么的均匀；3)流动的工作气体进入光抽运容器后不是那么容易地迅速与碱金属原子蒸气的均勻混合；4)流动的工作气体被预极化后，流出光抽运容器时，会带走部分蒸气状态的碱金属原子，使得碱金属原子工作密度总是处于ー个比预设定饱和蒸气压值低的水平。5)如果工作气体没有预先处理好，会带有微量的水、氧等杂质，对于光抽运容器内碱金属有一个污染的潜在危险，例如出现氧化现象，通常氧化物会堵住光抽运容器的入口或者出口、导致降低激光预极化磁共振造影剤的效率或者減少光抽运容器的工作寿命，使得需要频繁地充入新的碱金属或者更换新的容器。因此，如何消除上述的问题？获得更加稳定的工作环境和条件，对于磁共振成像应用、特别是人体肺部和脑部成像具有ー个迫切的需求，需要改变现状。ー些方法与技术已经获得了实施，例如:(a)在光抽运泡的前端进气管道设计了ー个装载碱金属Rb的小玻璃泡,将喊金属 Rb原子蒸气进行了预饱和，此设计使得光抽运泡具有运行周期长、价格低廉、易维护等特点，但是，注入的工作气体不能快速地得到加热，会影响碱金属Rb原子的密度；而且，工作气体与碱金属Rb原子蒸气混合仍然不是很充分；(b) 一 种改进型的设计，其在装载碱金属 Rb 的小玻璃泡里增加了ー个小口径的毛细管，其ロ方向朝向泡壁，这ー设计增加了泡中的工作气体涡流，与Driehuys等人的方法相比，使得工作气体能够在进入光抽运泡前与碱金属Rb原子蒸气混合，但是，因为小玻璃泡的体积很小，对于工作气体加热问题并未得到有效地解決。并且，由于工作气体中微量杂质使得小玻璃泡中的碱金属Rb易氧化，导致光抽运泡进气ロ堵住，从而影响光抽运泡寿命；(C)基于Driehuys等人的设计,我们在装载碱金属Rb的小玻璃泡里放置玻璃纤维面棉，能够起到碱金属Rb原子蒸气预饱和、以及部分地改进工作气体与碱金属Rb原子蒸气混合的效率，但是，与Wang的方法相同，也不能有效地解决工作气体预加热、小玻璃泡中的碱金属Rb易氧化、导致出现光抽运泡进气ロ堵住等问题；(d) Schrank 等人的流动工作气体预极化器里给出了ー种新的设计，其特点:输入气管在磁场里，其尾端充有碱金属Rb并位于加热炉热空气进ロ处——用于碱金属Rb原子蒸气的预饱和，到达的工作气体与碱金属Rb蒸气进行了预混合。但是，工作气体与碱金属Rb蒸气混合的时间太短，未达到均匀的程度就进入了光抽运泡，并且，与(a)、(b)、(c)方案类似，也存在碱金属Rb易氧化、导致堵住光抽运泡进气ロ问题； Ce) 一种螺旋型预极化装置 ? Phys.Rev.Lett.，96，053002(2006).]，其由6000mm长、直径为25mm的玻璃管绕制而成，装置长度大约为1000mm，初次充碱金属Rb为2.5g。利用长度6000mm的螺旋管使到达加热炉温度的流动高压工作气体和处于饱和状态的碱金属Rb原子蒸气预混合。这种设计可以适用于较大工作气体流速，从而可以得到大的超极化气体产量，亦可以消除碱金属Rb的Runaways现象。但是对于具体实施、推广应用，近1000_长尺寸的螺旋预极化装置部件的周期性维护——清洗螺旋管内壁、装载碱金属Rb等都是极其麻烦的事情。显然，这些方法和技术仍然存在ー些不足之处。为了解决上述问题，进ー步使磁共振造影剤预极化装置具有更高的工作效率和性能，有必要针对性地发展ー种包括有预饱和、预加热、预混合、预极化功能的全新光抽运容器。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供ー种用于磁共振造影剂预极化的级联容器。针对流动工作方式磁共振造影剤预极化方案中存在的多种问题，提出一种用于磁共振造影剤预极化的级联容器方法，即:将多个容器串接。作为ー个例子，典型地级联双容器，就是将两个容器进行串接，其具体实施就是利用级联容器的第一个容器，独立加热、温度控制，使得碱金属产生光抽运自旋交换过程所需要的原子蒸气预饱和；当工作气体流动进入第一个容器后，由于加热和温度控制效应，由容器的入口端到出ロ端逐渐也加热了工作气体，并且与碱金属原子蒸气混合在一起，达到了均匀预混合；当磁共振造影剂预极化工作在级联光抽运自旋交换方式吋，则使用激光照射第一个容器，从而获得磁共振造影剂的ー级预极化；然后，它们流动到级联的第二个容器内进行激光再照射，从而使得未极化的磁共振造影剤(例如3He或者129Xe气体)核自旋获得高度非平衡极化，获得ニ级预极化。本专利技术具有针对性、实用性强，方便简单的特点。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术措施:一种用于磁共振造影剂预极化的级联容器，包括保温盒，还包括设置在保温盒内的第一容器和第二容器，连通管道两端分别与第一容器和第二容器连通，第一容器外包裹设置有与保温盒外部连通的第一多孔管道，第二容器外包裹设置有与保温盒外部连通的第二多孔管道，第一容器上还设置有均与保温盒外部连通的入口管道和第一碱金属充入管道，第二容器上还设置有均与保温盒外部连通的出口管道，入口通道上设置有第一真空阀门，出口管道上设置有第三真空阀门，第一碱金属充入管道上设置有第二真空阀门，第二碱金属充入管道上设置有第四真空阀门，第一容器内设置有第一钼电阻，第二容器内设置有第二钼电阻，保温盒上还设置有用于激光束入射到第一容器的第一光窗，保温盒上还设置有用于激光束入射到第二容器的第二光窗，保温盒外部设置有三组亥姆赫兹线圈。如上所述的第一容器和第二容器之间设置有隔板。如上所述的第一容器和第二容器均为圆柱形，入口通道与第一容器一端连通，第一容器另一端通过连通管道与第二容器一端连通，第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于磁共振造影剂预极化的级联容器，包括保温盒（3），其特征在于，还包括设置在保温盒（3）内的第一容器（7）和第二容器（12），连通管道（21）两端分别与第一容器（7）和第二容器（12）连通，第一容器（7）外包裹设置有与保温盒（3）外部连通的第一多孔管道（4），第二容器（12）外包裹设置有与保温盒（3）外部连通的第二多孔管道（16），第一容器（7）上还设置有均与保温盒（3）外部连通的入口管道（1）和第一碱金属充入管道（5），第二容器（12）上还设置有均与保温盒（3）外部连通的出口管道（14），入口通道（1）上设置有第一真空阀门（2），出口管道（14）上设置有第三真空阀门（13），第一碱金属充入管道（5）上设置有第二真空阀门（6），第二碱金属充入管道（18）上设置有第四真空阀门（19），第一容器（7）内设置有第一铂电阻（8），第二容器（12）内设置有第二铂电阻（15），保温盒（3）上还设置有用于激光束入射到第一容器（7）的第一光窗（20），保温盒（3）上还设置有用于激光束入射到第二容器（12）的第二光窗（11），保温盒（3）外部设置有三组亥姆赫兹线圈。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙献平，周欣，赵修超，李海东，刘买利，叶朝辉，
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：