專(zhuān)利名稱(chēng)：一種激光極化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光光譜學(xué)和核磁共振的交叉學(xué)科。主要用于生物體和材料的磁共振成像，極化度轉(zhuǎn)移增強(qiáng)液態(tài)和固態(tài)原子分子的核自旋極化研究，中微孔新型材料孔徑的測(cè)量和結(jié)構(gòu)的研究，材料表面的NMR信號(hào)增強(qiáng)等。
背景技術(shù)：
激光抽運(yùn)堿金屬原子(Cs，Rb，K，Na)，使之電子高度自旋極化，極化的堿金屬原子與非極化的氣體Xe原子自旋交換碰撞，角動(dòng)量轉(zhuǎn)移使得129Xe氣體原子核自旋高度極化。具有高度非平衡核自旋極化度的激光極化129Xe氣體，在磁共振成像以及固體材料表面增強(qiáng)等領(lǐng)域具有廣闊地應(yīng)用前景。而激光極化129Xe氣體保持高度非平衡核自旋極化的時(shí)間僅為分鐘量級(jí)，其應(yīng)用范圍受到了一定的限制。例如，生物體的磁共振成像，需要使用大量的高度核自旋極化129Xe；或者，當(dāng)激光極化129Xe氣體產(chǎn)生裝置與129Xe醫(yī)學(xué)磁共振成像儀位于兩個(gè)不同的地方時(shí)，由于激光極化129Xe氣體保持高度非平衡核自旋極化的時(shí)間太短，將無(wú)法使用。
固態(tài)激光極化129Xe的核自旋弛豫時(shí)間T1非常長(zhǎng)，研究表明，當(dāng)溫度低于120K、磁場(chǎng)強(qiáng)度高于0.05Tesla時(shí)，T1為小時(shí)量級(jí)。在0.1Tesla磁場(chǎng)和4.2K液氦溫度下，T1超過(guò)500小時(shí)。在0.14Tesla磁場(chǎng)和液氮溫度下，T1為2.5小時(shí)左石。并且，其相變損失可以忽略。因此，建立激光極化129Xe固態(tài)儲(chǔ)存器，使其能夠長(zhǎng)時(shí)間保存或者積累大量的激光極化129Xe，具有重要的科研價(jià)值和實(shí)用意義。
現(xiàn)有的激光極化129Xe固態(tài)裝置主要有雙極平板磁體激光極化129Xe固態(tài)裝置和超導(dǎo)磁鐵激光極化129Xe固態(tài)實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置兩種類(lèi)型。雙極平板磁體激光極化129Xe固態(tài)裝置可以積累或者儲(chǔ)存固態(tài)激光極化129Xe，也可以用電加熱變溫而產(chǎn)生液態(tài)或者氣態(tài)的129Xe。該裝置由一對(duì)平板永磁體產(chǎn)生0.05Tesla-0.2Tesla范圍中的某一固定磁場(chǎng)，磁體放置于保溫杜瓦中，用液氮或者液氦進(jìn)行保溫。由于該裝置結(jié)構(gòu)本身的特點(diǎn)，要求杜瓦體積和容器口較大，不方便長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存和遠(yuǎn)距離的運(yùn)送，異地使用受到極大地限制，因此，僅限于本地使用。超導(dǎo)磁鐵激光極化129Xe固態(tài)實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置將保溫杜瓦與儲(chǔ)存管設(shè)計(jì)在一起，放置于超導(dǎo)磁鐵的兩磁極之間，其磁場(chǎng)強(qiáng)度和保溫杜瓦尺寸是固定的。雖然，它們同樣能夠達(dá)到固態(tài)儲(chǔ)存、積累和升華激光極化129Xe的目的，但也只能在本地使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種激光極化129Xe固態(tài)儲(chǔ)存器，該儲(chǔ)存器將多片永磁體組合成雙圓環(huán)永磁體安置在長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)的鐵套筒上，使得磁場(chǎng)強(qiáng)度可調(diào)節(jié)；玻璃套管的內(nèi)壁涂有硅涂層，作為激光極化129Xe固態(tài)儲(chǔ)存室和樣品混合室；用升降臺(tái)改變玻璃套管與杜瓦的相對(duì)位置，改變激光極化129Xe的溫度，可方便地儲(chǔ)存和運(yùn)輸，使激光極化129Xe能異地使用。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種激光極化129Xe固態(tài)儲(chǔ)存器，該儲(chǔ)存器由升降臺(tái)、杜瓦、雙圓環(huán)永磁體、鐵套筒、液氮、玻璃套管、安全真空閥門(mén)、真空閥門(mén)、調(diào)節(jié)架組成。升降臺(tái)放置在調(diào)節(jié)架的中間，杜瓦放置在升降臺(tái)的上面，在杜瓦里放置液氮，鐵套筒固定在調(diào)節(jié)架下面，置于杜瓦中，雙圓環(huán)永磁體是分別由4～12片永磁體組成的兩個(gè)圓環(huán)，吸附在鐵套筒的內(nèi)壁上，鐵套筒為上下無(wú)底，上下兩部分由螺紋連接的鐵筒，雙圓環(huán)永磁體分別處于螺紋連接處的兩邊；玻璃套管由內(nèi)壁有硅涂層的密封管和兩根連接管組成，密封管上端有兩個(gè)孔，一根連接管的一端連接在其中一個(gè)孔上，一端與真空閥門(mén)連接，另一根連接管穿過(guò)另一個(gè)孔對(duì)著密封管的底部，其另一端與安全真空閥門(mén)連接；玻璃套管固定在調(diào)節(jié)架上，其密封管置于鐵套筒的中心。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1)由于采用了多片永磁體磁鐵組合成雙圓環(huán)永磁體，能產(chǎn)生均勻的軸向磁場(chǎng)，通過(guò)調(diào)節(jié)兩個(gè)磁環(huán)之間的距離，就可改變磁場(chǎng)的強(qiáng)度，本發(fā)明的磁場(chǎng)強(qiáng)度的范圍為0.02Tesla-0.3Tesla。這個(gè)特點(diǎn)使得本發(fā)明體積小、攜帶方便和運(yùn)輸，能夠異地使用激光極化129Xe；也使得能夠研究不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下的自旋極化度轉(zhuǎn)移；2)玻璃套管的內(nèi)壁涂層采用有機(jī)硅，減少了激光極化129Xe與玻璃壁碰撞引起的激光極化129Xe核自旋極化度的損失；3)采用安全真空閥門(mén)，保證玻璃套管內(nèi)的氣體壓力低于10個(gè)大氣壓，有效地防止意外升溫使得激光極化129Xe的氣體超壓而導(dǎo)致玻璃套管的爆裂；4)采用升降臺(tái)的上下移動(dòng)改變杜瓦與玻璃套管的相對(duì)位置，改變激光極化129Xe的溫度，方便地控制激光極化129Xe的相變。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中1為升降臺(tái)、2為杜瓦、3為雙圓環(huán)永磁體、4為鐵套筒、5為液氮、6為玻璃套管、7-1為安全真空閥門(mén)、7-2為真空閥門(mén)、8為擱板、9為直桿、10為可調(diào)節(jié)固定座。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
首先描述本發(fā)明各部件的材料、形狀和結(jié)構(gòu)a、升降臺(tái)1是由無(wú)磁性材料制成，為高度可調(diào)節(jié)平臺(tái)。
b、杜瓦2是一種低溫保溫器件。
c、雙圓環(huán)永磁體3由兩個(gè)相同的圓環(huán)永磁體組成，每個(gè)圓環(huán)永磁體分別由4～12片永磁體組成并均勻吸附在鐵套筒4的內(nèi)壁上。
d、鐵套筒4直徑小于杜瓦2，上下均無(wú)底面的圓筒，其分上下兩部分，由螺紋連接；旋轉(zhuǎn)螺紋可改變鐵套筒4的長(zhǎng)度。
e、液氮5是液化的氮?dú)狻?br> f、玻璃套管6由內(nèi)壁有硅涂層的密封管和兩根連接管組成。密封管上端有兩個(gè)孔，一根連接管的一端連接在其中一個(gè)孔上，另一端在密封管的外面，另一根連接管穿過(guò)另一個(gè)孔，在密封管內(nèi)的一端對(duì)著密封管的底部。
g、安全真空閥門(mén)7-1只要保證玻璃套管6內(nèi)的壓力不破壞玻璃套管6即可。
h、7-2為真空閥門(mén)。
i、擱板8為無(wú)磁性材料制成的平板。
j、直桿9為無(wú)磁性材料制成的直桿。
k、可調(diào)節(jié)固定座10由無(wú)磁性材料制成，其下端能方便地固定在工作臺(tái)面上，上端為圓筒，圓筒的內(nèi)徑正好可插入直桿9，圓筒的邊上有內(nèi)螺紋，并安上與內(nèi)螺紋相匹配的螺桿，用以調(diào)節(jié)直桿9插入圓筒的深度。
以下詳細(xì)敘述本發(fā)明各部件之間的連接關(guān)系一種激光極化129Xe固態(tài)儲(chǔ)存器，該儲(chǔ)存器由升降臺(tái)1、杜瓦2、雙圓環(huán)永磁體3、鐵套筒4、液氮5、玻璃套管6、安全真空閥門(mén)7-1、真空閥門(mén)7-2、擱板8、兩根直桿9、兩個(gè)可調(diào)節(jié)固定座10組成。將兩根直桿9分別插進(jìn)兩個(gè)調(diào)節(jié)固定座10的圓筒中，用螺桿固定，擱板8固定在兩根直桿9上頂端，構(gòu)成調(diào)節(jié)架；升降臺(tái)1放置在調(diào)節(jié)架兩個(gè)可調(diào)節(jié)固定座10的中間，杜瓦2放置在升降臺(tái)1的上面，在杜瓦2里放置液氮5，鐵套筒4固定在調(diào)節(jié)架兩根直桿9的中間和擱板8的下面，置于杜瓦2的中間，雙圓環(huán)永磁體3的兩個(gè)圓環(huán)永磁體分別吸附在鐵套筒4的內(nèi)壁上，鐵套筒4旋轉(zhuǎn)螺紋的連接處在兩個(gè)圓環(huán)永磁體之間，玻璃套管6固定在擱板8上，且使玻璃套管6的密封管正好置于鐵套筒4的中心，玻璃套管6穿過(guò)密封管孔的連接管在外的一端與真空閥門(mén)7-2連接，玻璃套管6的另一根連接管在密封管外的一端與安全真空閥門(mén)7-1連接。
本發(fā)明的工作流程為首先關(guān)閉安全真空玻璃閥門(mén)7-1，用真空泵在B端將玻璃套管6中的空氣抽出，達(dá)到要求的優(yōu)于5×10-3Pa真空度。將杜瓦2放置在升降臺(tái)1的上面，并放入液氮5，升高升降臺(tái)1，使得鐵套筒4和玻璃套管6浸入液氮5中，并將杜瓦2的頂端頂在擱板8上，使得杜瓦2處于密封狀態(tài)。然后，讓激光極化129Xe氣體從B端經(jīng)開(kāi)啟的真空閥門(mén)7-1流過(guò)連接管到達(dá)玻璃套管6密封管的底部。由于雙環(huán)水磁體3和鐵套筒4形成合適均勻的軸向磁場(chǎng)，以及液氮5的低溫作用，使得激光極化129Xe在密封管的底部成為固態(tài)，激光極化129Xe得到儲(chǔ)存或者積累。由于激光極化129Xe由氣態(tài)到液態(tài)、固態(tài)的相變損失小于1％，而固態(tài)激光極化129Xe的弛豫時(shí)間達(dá)數(shù)小時(shí)，因此，能夠有效地儲(chǔ)存或者積累激光極化129Xe。當(dāng)需要使用氣態(tài)激光極化129Xe時(shí)，首先關(guān)閉真空閥門(mén)7-1，再將升降臺(tái)1降下，由于保溫杜瓦2放置在升降臺(tái)1上，便可使玻璃套管6離開(kāi)液氮5，玻璃套管6的溫度逐漸上升，固態(tài)激光極化129Xe升華為氣體，玻璃套管6的壓力增加，激光極化129Xe氣體將通過(guò)開(kāi)啟的安全真空玻璃閥門(mén)7-1由A端輸出。
由于固態(tài)激光極化129Xe的核自旋弛豫時(shí)間與磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)聯(lián)，因此，為了滿(mǎn)足實(shí)際需要的固態(tài)激光極化129Xe的核自旋弛豫時(shí)間，只要改變雙環(huán)永磁體3兩個(gè)磁環(huán)之間的距離，就可改變磁場(chǎng)的強(qiáng)度。本發(fā)明磁場(chǎng)強(qiáng)度的可調(diào)節(jié)范圍為0.02-0.3Tesla。
權(quán)利要求
1.一種激光極化129Xe固態(tài)儲(chǔ)存器，其特征在于，該儲(chǔ)存器由升降臺(tái)(1)、杜瓦(2)、雙圓環(huán)永磁體(3)、鐵套筒(4)、液氮(5)、玻璃套管(6)、安全真空閥門(mén)(7-1)、真空閥門(mén)(7-2)和調(diào)節(jié)架組成，其中升降臺(tái)(1)放置在調(diào)節(jié)架的中間，杜瓦(2)放置在升降臺(tái)(1)的上面，在杜瓦(2)里放置液氮(5)，鐵套筒(4)固定在調(diào)節(jié)架下面，置于杜瓦(2)中，雙圓環(huán)永磁體(3)是分別由4～12片永磁體組成的兩個(gè)圓環(huán)，吸附在鐵套筒(4)的內(nèi)壁上，鐵套筒(4)為上下無(wú)底，上下兩部分由螺紋連接的鐵筒，雙圓環(huán)永磁體(3)分別處于螺紋連接處的兩邊；玻璃套管(6)由內(nèi)壁有硅涂層的密封管和兩根連接管組成，密封管上端有兩個(gè)孔，一根連接管的一端連接在其中一個(gè)孔上，一端與真空閥門(mén)(7-2)連接，另一根連接管穿過(guò)另一個(gè)孔對(duì)著密封管的底部，其另一端與安全真空閥門(mén)(7-1)連接；玻璃套管(6)固定在調(diào)節(jié)架上，其密封管置于鐵套筒(4)的中心。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種激光極化
文檔編號(hào)B01L5/00GK1524620SQ03125419
公開(kāi)日2004年9月1日 申請(qǐng)日期2003年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月16日
發(fā)明者孫獻(xiàn)平, 周欣, 羅軍, 詹明生 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所