一種激光預(yù)極化氙的累積輸出裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明一種激光預(yù)極化氙累積輸出裝置，真空閥門依次連接L形玻璃管、玻璃容器、真空套管、玻璃管；鋁框架上端分別與容器座、永久磁鐵連接；真空套管和玻璃管依次穿過(guò)容器座、鋁框架和永久磁鐵上端開孔，電動(dòng)控制器依次連接電纜線、鋁框架上的升降臺(tái)座；升降臺(tái)軌道依次連接升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)、平移臺(tái)軌道、平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)、升降臺(tái)定位滑軌、升降臺(tái)定位滑軌座、鋁框架；平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)上依次連接可調(diào)溫玻璃瓶座和液氮杜瓦瓶座，鋁框架依次連接容器座、永久磁鐵、電動(dòng)控制器、升降臺(tái)座和升降臺(tái)定位滑軌座。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、累積輸出一體化，能夠?yàn)榇殴舱癯上裣到y(tǒng)提供作為造影劑的高極化度和高產(chǎn)率的激光預(yù)極化氣態(tài)氙。
【專利說(shuō)明】一種激光預(yù)極化氙的累積輸出裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及核磁共振和磁共振成像【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體涉及一種激光預(yù)極化氙的累積輸出裝置，適用于非熱平衡核自旋極化度的激光預(yù)極化磁共振造影劑。
【背景技術(shù)】
[0002]激光預(yù)極化磁共振造影劑(例如氙-129)，在動(dòng)物或者人體肺部和腦部功能可視或者臨床早期疾病診斷，具有非常重要的、潛在應(yīng)用前景。使用“流動(dòng)方式”或者“間歇式”工作的激光預(yù)極化系統(tǒng)里，通常配備了一套將激光預(yù)極化氙進(jìn)行固化累積和存儲(chǔ)的裝置。那么，激光預(yù)極化系統(tǒng)工作一段時(shí)間之后，產(chǎn)生了可以滿足生物體結(jié)構(gòu)和功能性研究的大容量固態(tài)激光預(yù)極化氙。這時(shí)，需要將其升華為氣態(tài)，才能輸入到包括人體肺部或者腦部的生物體里進(jìn)行磁共振譜探測(cè)或者磁共振成像。
[0003]使用氙氣體作為造影劑的生物體磁共振成像、特別是人體肺部或者腦部磁共振成像，要求產(chǎn)生具有大容量、高極化度的氣態(tài)氙。其中重要的問(wèn)題之一是:如何保持激光預(yù)極化氙的高度非熱平衡核自旋極化度，為其的累積和輸出過(guò)程提供一個(gè)合適的工作環(huán)境和條件呢？
[0004]現(xiàn)有一些方法與技術(shù)如下:
[0005](a)通常，只需要使用一個(gè)與激光預(yù)極化氙配套的固態(tài)累積和存儲(chǔ)裝置。當(dāng)從液氮里取出裝有激光預(yù)極化氙的冷阱之后，讓其自然升華為氣態(tài)。這種固態(tài)升華的方法最簡(jiǎn)單，不需要任何其它的輔助裝置。但是，這個(gè)升華過(guò)程依賴室溫、需要一個(gè)相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間，由于冷阱外沒(méi)有外加磁場(chǎng)，會(huì)使得損失激光預(yù)極化氙的部分非熱平衡核自旋極化度。
[0006](b)利用一個(gè)手動(dòng)升降臺(tái)，將固態(tài)累積和存儲(chǔ)裝置里的磁場(chǎng)單元、液氮杜瓦降下、離開裝有激光預(yù)極化固態(tài)氙的冷阱。這種方法類同于方法(a)，也是讓固態(tài)氙在室溫下逐漸升華，同樣沒(méi)有給冷阱提供一個(gè)外加磁場(chǎng)，產(chǎn)生的效果與(a)方法相同。
[0007](c) —種改進(jìn)的方法，利用一個(gè)手動(dòng)升降臺(tái)，將固態(tài)累積和存儲(chǔ)裝置里的液氮杜瓦降下、離開裝有激光預(yù)極化氙的冷阱以及磁場(chǎng)單元。這樣，冷阱離開了液氮，仍然保持在磁場(chǎng)單元里，外磁場(chǎng)可以降低激光預(yù)極化氙的極化度損失。但是，如同方法(a)和(b) —樣，固態(tài)氙還是在室溫下逐漸升華，需要一個(gè)相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間，仍然存在激光預(yù)極化氙的部分非熱平衡核自旋極化度損失問(wèn)題。
[0008]顯然，現(xiàn)有的方法和技術(shù)存在一些不足之處。為了解決上述問(wèn)題，進(jìn)一步使激光預(yù)極化氙系統(tǒng)具有更高的工作效率和性能，有必要針對(duì)性地發(fā)展一種即保持了激光預(yù)極化氙的高度非熱平衡核自旋極化度、又包括有累積和輸出的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)存在的一些不足，本發(fā)明的目的是在于提供了一種激光預(yù)極化氙的累積輸出裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、累積輸出一體化，在一個(gè)磁場(chǎng)環(huán)境里，交替變換液氮和恒溫?zé)崴畠煞N溫度環(huán)境，利用其特性，與激光預(yù)極化氙系統(tǒng)聯(lián)合使用，能夠?yàn)榇殴舱癯上裣到y(tǒng)提供作為造影劑的高極化度和高產(chǎn)率的激光預(yù)極化氣態(tài)氙。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)措施:
[0011]其技術(shù)構(gòu)思是:當(dāng)來(lái)自激光預(yù)極化系統(tǒng)、包含有激光預(yù)極化氣態(tài)氙在內(nèi)的混合氣體流入本發(fā)明裝置后，設(shè)計(jì)在一個(gè)放置于磁場(chǎng)區(qū)域里的液氮溫度玻璃容器中分離混合氣體，除激光預(yù)極化氣態(tài)氙冷凍成為固態(tài)氙之外，其它氣體(例如用于淬滅激光泵浦過(guò)程中原子熒光的氮?dú)?、用于讓原子蒸氣線寬吻合激光線寬的壓力增寬的氦氣)因?yàn)椴荒鼙焕鋬?、依然為氣態(tài)而流出本發(fā)明裝置?；旌蠚怏w的連續(xù)流入，使得重復(fù)上述過(guò)程，實(shí)現(xiàn)激光預(yù)極化氙的累積。當(dāng)混合氣體停止流入本發(fā)明裝置后，通過(guò)電動(dòng)控制使得恒溫?zé)崴〈旱峁┑椒胖糜诖艌?chǎng)區(qū)域里的玻璃容器上，迅速升華固態(tài)氙成為依然保持高度非熱平衡核自旋極化的激光預(yù)極化氣態(tài)氙，然后流出本發(fā)明裝置到磁共振成像系統(tǒng)里，作為生物體研究(例如人體肺部或者腦部)的造影劑。
[0012]一種激光預(yù)極化氙的累積輸出裝置，它包括兩個(gè)真空閥門、L形玻璃管、玻璃管、容器座、鋁框架、電動(dòng)控制器、電纜線、升降臺(tái)軌道、升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)、玻璃容器、真空套管、永久磁鐵、升降臺(tái)定位滑軌、液氮杜瓦瓶、可調(diào)溫玻璃瓶、升降臺(tái)座、可調(diào)溫玻璃瓶座、平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)、液氮杜瓦瓶座、平移臺(tái)軌道、升降臺(tái)定位滑軌座。其特征在于:將第一真空閥門依次連接L形玻璃管、玻璃容器、真空套管、玻璃管、第二真空閥門；鋁框架上端分別與容器座、永久磁鐵連接；然后，讓包含有真空套管的玻璃容器依次穿過(guò)容器座的中孔、鋁框架而使得玻璃容器的下部進(jìn)入到永久磁鐵的中心位置；電動(dòng)控制器依次連接電纜線和安裝在鋁框架上的升降臺(tái)座；升降臺(tái)軌道依次連接升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)、平移臺(tái)軌道、平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)、升降臺(tái)定位滑軌、升降臺(tái)定位滑軌座、鋁框架；電動(dòng)控制器通過(guò)電纜線控制升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)在升降臺(tái)軌道上下位置移動(dòng)，以及平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)在平移臺(tái)軌道左右位置移動(dòng)；平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)上依次連接可調(diào)溫玻璃瓶座和液氮杜瓦瓶座；在本發(fā)明實(shí)施時(shí)，可調(diào)溫玻璃瓶座和液氮杜瓦瓶座上面分別放置了可調(diào)溫玻璃瓶、液氮杜瓦瓶，并且在可調(diào)溫玻璃瓶和液氮杜瓦瓶里分別裝有水、液氮；鋁框架作為一個(gè)安裝架，鋁框架依次連接容器座、永久磁鐵、電動(dòng)控制器、升降臺(tái)座和升降臺(tái)定位滑軌座。
[0013]一種激光預(yù)極化氙累積輸出裝置，其特征在于:在玻璃容器里裝有一個(gè)真空套管，利用套管夾層中的真空防止了流經(jīng)的氣態(tài)氙被液氮溫度冷凍在其內(nèi)壁上而阻擋了激光預(yù)極化氣態(tài)氙的連續(xù)流入。
[0014]一種激光預(yù)極化氙累積輸出裝置。其特征在于:真空套管和玻璃容器放置在容器座里，玻璃容器下部位于永久磁鐵的中心，那里是永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)區(qū)域。
[0015]一種激光預(yù)極化氙累積輸出裝置，其特征在于:電纜線將電動(dòng)控制器、升降臺(tái)座相連，該裝置在工作時(shí)，電動(dòng)控制器通過(guò)電纜線分別控制升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)在升降臺(tái)軌道上進(jìn)行上下移動(dòng)和平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)在平移臺(tái)軌道上左右移動(dòng)，由此控制液氮杜瓦瓶、可調(diào)溫玻璃瓶進(jìn)入或者移出永久磁鐵、并且將玻璃容器套入在內(nèi)。液氮杜瓦瓶里的液氮、可調(diào)溫玻璃瓶里的恒溫?zé)崴谟谰么盆F產(chǎn)生的磁場(chǎng)區(qū)域里分別為激光預(yù)極化氙提供冷凍成為固態(tài)或者升華成為氣態(tài)的溫度環(huán)境。
[0016]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案與措施:
[0017](I)將一個(gè)電動(dòng)升降臺(tái)和一個(gè)電動(dòng)平移臺(tái)組合使用，能夠控制裝有液氮的液氮杜瓦瓶或者裝有恒溫?zé)崴目烧{(diào)電熱瓶按需分時(shí)套入位于永久磁鐵的磁場(chǎng)區(qū)域里的玻璃容器；
[0018](2)使用一組永久磁鐵既為激光預(yù)極化氙固化和累積提供磁場(chǎng)環(huán)境，也為其升華提供磁場(chǎng)環(huán)境(磁場(chǎng)方向和磁場(chǎng)強(qiáng)度)；
[0019](3)使用液氮為激光預(yù)極化氙冷凍固化和累積、以及分離混合氣體中的其它氣體提供溫度環(huán)境；
[0020](4)使用恒溫?zé)崴疄榧す忸A(yù)極化固態(tài)氙的升華提供溫度環(huán)境。
[0021]該裝置的工作流程為:先將第一真空閥門按照標(biāo)準(zhǔn)的玻璃加工方式依次熔接L形玻璃管、真空套管、玻璃容器、玻璃管、第二真空閥門；再將容器座、永久磁鐵分別安裝到鋁框架上，讓容器座中孔、鋁框架上端開孔和永久磁鐵上端開孔三者對(duì)齊；然后，讓包含有真空套管的玻璃容器依次穿過(guò)容器座的中孔、鋁框架上端開孔、永久磁鐵上端開孔而定位，同時(shí)調(diào)整玻璃容器的下部位于永久磁鐵的中心位置；電動(dòng)控制器依次連接電纜線和安裝在鋁框架上的升降臺(tái)座；升降臺(tái)軌道依次連接升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)、平移臺(tái)軌道、平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)、升降臺(tái)定位滑軌、升降臺(tái)定位滑軌座、鋁框架；電動(dòng)控制器通過(guò)電纜線控制升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)在升降臺(tái)軌道上下位置移動(dòng)，以及平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)在平移臺(tái)軌道左右位置移動(dòng)；平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)上依次連接可調(diào)溫玻璃瓶座和液氮杜瓦瓶座；當(dāng)本發(fā)明工作時(shí)，可調(diào)溫玻璃瓶座和液氮杜瓦瓶座上面分別放置了可調(diào)溫玻璃瓶、液氮杜瓦瓶，并且在可調(diào)溫玻璃瓶和液氮杜瓦瓶里分別裝有水、液氮；鋁框架作為一個(gè)安裝架，依次了連接容器座、永久磁鐵、電動(dòng)控制器、升降臺(tái)座和升降臺(tái)定位滑軌座。
[0022]然后，將一種激光預(yù)極化氙累積輸出裝置接入到激光預(yù)極化系統(tǒng)里，開啟入口端真空閥門和出口端真空閥門，控制升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)位于升降臺(tái)軌道上端，控制平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)位于平移臺(tái)軌道左端，裝有液氮的液氮杜瓦瓶位于永久磁鐵中心，使得玻璃容器進(jìn)入到液氮杜瓦瓶?jī)?nèi)，由于液氮杜瓦瓶的液氮浸泡使得玻璃容器處于液氮的溫度。當(dāng)激光預(yù)極化系統(tǒng)連續(xù)工作時(shí)，激光預(yù)極化氣態(tài)氙不斷地流入本發(fā)明裝置，經(jīng)入口端真空閥門流入玻璃容器后立刻成為了激光預(yù)極化固態(tài)氙、并隨時(shí)間的增加而積累。當(dāng)激光預(yù)極化系統(tǒng)停止工作時(shí)，關(guān)閉入口端真空閥門，出口端真空閥門保持開啟。最后，控制讓液氮杜瓦瓶離開玻璃容器，移動(dòng)可調(diào)溫玻璃瓶位于永久磁鐵的中心，使得可調(diào)溫玻璃瓶里的恒溫?zé)崴莶Ａ萜?，立刻使得玻璃容器?nèi)的激光預(yù)極化固態(tài)氙升華成為氣態(tài)氙，并且從本發(fā)明裝置出口端真空閥門流出。這時(shí)，激光預(yù)極化氣態(tài)氙依然保持著由激光泵浦和自旋交換產(chǎn)生的非熱平衡核自旋極化度。
[0023]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:
[0024]結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、累積輸出一體化的特點(diǎn)。本發(fā)明提供的激光預(yù)極化氙裝置，對(duì)于人體的肺部和腦部磁共振成像，具有非常重要的應(yīng)用前景。其也可以滿足例如多孔材料、表面等其它需要使用激光預(yù)極化氣態(tài)氙的進(jìn)行磁共振和成像研究的要求。具體體現(xiàn)以下幾點(diǎn):
[0025](I)本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一體化設(shè)計(jì)，包括了激光預(yù)極化氙的累積和輸出功能；
[0026](2)本發(fā)明通過(guò)簡(jiǎn)單的電動(dòng)控制能夠使得液氮或者恒溫?zé)崴惶嬉苿?dòng)用于浸泡玻璃容器，為固化或者升華激光預(yù)極化氙提供要求的溫度環(huán)境；
[0027](3)本發(fā)明僅僅使用了一組永久磁鐵，同時(shí)為固化或者升華激光預(yù)極化氙提供了要求的磁場(chǎng)環(huán)境(磁場(chǎng)方向與磁場(chǎng)強(qiáng)度)；[0028](4)本發(fā)明裝置與激光預(yù)極化氙系統(tǒng)聯(lián)合工作時(shí)，能夠提供生物體磁共振成像要求的高極化度和高產(chǎn)率的激光預(yù)極化氣態(tài)氙；
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1為一種激光預(yù)極化氙累積輸出裝置示意圖。
[0030]其中:1-第一真空閥門、2-L形玻璃管、3-玻璃管、4-第二真空閥門、5-容器座、6-鋁框架、7-電動(dòng)控制器、8-電纜線、9-升降臺(tái)軌道、10-升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)、11-玻璃容器、12-真空套管、13-永久磁鐵、14-升降臺(tái)定位滑軌、15-液氮杜瓦瓶、16-可調(diào)溫玻璃瓶、17-升降臺(tái)座、18-可調(diào)溫玻璃瓶座、19-平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)、20-液氮杜瓦瓶座、21-平移臺(tái)軌道、22-升降臺(tái)定位滑軌座。
[0031]圖2—圖5為一種激光預(yù)極化氙累積輸出裝置實(shí)施示意圖。
[0032]圖中:7_電動(dòng)控制器從下到上分別表示電源開關(guān)、電動(dòng)控制10-升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)上下位置移動(dòng)、電動(dòng)控制19-平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)左右位置移動(dòng)、LP-激光預(yù)極化氙系統(tǒng)、M-磁共振成像系統(tǒng)；實(shí)心圓圈-電源關(guān)、空心圓圈-電源開、實(shí)心箭頭-未操作、空心箭頭-電動(dòng)控制移動(dòng)的方向。
[0033]圖2實(shí)施為電源開，電動(dòng)控制10-升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)位于9-升降臺(tái)軌道下端，電動(dòng)控制19-平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)位于21-平移臺(tái)軌道左端，放入了 15-液氮杜瓦瓶和16-可調(diào)溫玻璃瓶。
[0034]圖3實(shí)施為電源開，電動(dòng)控制10-升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)位于9-升降臺(tái)軌道上端，電動(dòng)控制19-平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)位于21-平移臺(tái)軌道左端，15-液氮杜瓦瓶位于13-永久磁鐵中心，使得11-玻璃容器進(jìn)入到15-液氮杜瓦瓶?jī)?nèi)。16-可調(diào)溫度玻璃瓶位于13-永久磁鐵外的左端。
[0035]圖4實(shí)施為電源開，電動(dòng)控制10-升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)位于9-升降臺(tái)軌道下端，電動(dòng)控制19-平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)位于21-平移臺(tái)軌道右端。這里所示的為一個(gè)過(guò)渡工作狀態(tài)，實(shí)施過(guò)程通常是由圖3經(jīng)過(guò)圖4轉(zhuǎn)到圖5工作狀態(tài)。
[0036]圖5實(shí)施為電源開，電動(dòng)控制10-升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)位于9-升降臺(tái)軌道上端，電動(dòng)控制19-平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)位于21-平移臺(tái)軌道右端，16-可調(diào)溫玻璃瓶位于13-永久磁鐵中心，使得11-玻璃容器進(jìn)入到16-可調(diào)溫玻璃瓶?jī)?nèi)。15-液氮杜瓦瓶位于13-永久磁鐵外的右端。
【具體實(shí)施方式】
[0037]實(shí)施例1:
[0038]下面結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4、圖5對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述:
[0039]一種激光預(yù)極化氙累積輸出裝置各部件的材料、形狀、結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系是:
[0040]—種激光預(yù)極化氣累積輸出裝置，由第一真空閥門1、L形玻璃管2、玻璃管3、第二真空閥門4、容器座5、鋁框架6、電動(dòng)控制器7、電纜線8、升降臺(tái)軌道9、升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)10、玻璃容器11、真空套管12、永久磁鐵13、升降臺(tái)定位滑軌14、液氮杜瓦瓶15、可調(diào)溫玻璃瓶16、升降臺(tái)座17、可調(diào)溫玻璃瓶座18、平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)19、液氮杜瓦瓶座20、平移臺(tái)軌道21、升降臺(tái)定位滑軌座22組成。[0041]除了鋁框架6外，其它組件都安裝在鋁框架6上。其特征在于:將第一真空閥門I依次連接L形玻璃管2、玻璃容器11、真空套管12、玻璃管3、第二真空閥門4 ;鋁框架6上端分別與容器座5、永久磁鐵13連接；然后，讓包含有真空套管12的玻璃容器11依次穿過(guò)容器座5的中孔、鋁框架6上端開孔和永久磁鐵13上端開孔，使得玻璃容器11的下部進(jìn)入到永久磁鐵13的中心位置，那里是永久磁鐵13產(chǎn)生的磁場(chǎng)區(qū)域；電動(dòng)控制器7依次連接電纜線8和安裝在鋁框架6上的升降臺(tái)座17 ;升降臺(tái)軌道9依次連接升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)10、平移臺(tái)軌道21、平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)19、升降臺(tái)定位滑軌14、升降臺(tái)定位滑軌座22、鋁框架6 ；電動(dòng)控制器7通過(guò)電纜線8控制升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)10在升降臺(tái)軌道9上下位置移動(dòng)，以及平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)19在平移臺(tái)軌道21左右位置移動(dòng)；平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)19上依次連接可調(diào)溫玻璃瓶座18和液氮杜瓦瓶座20 ;在本發(fā)明實(shí)施時(shí)，可調(diào)溫玻璃瓶座18和液氮杜瓦瓶座20上面分別放置了可調(diào)溫玻璃瓶16、液氮杜瓦瓶15，并且在可調(diào)溫玻璃瓶16和液氮杜瓦瓶15里分別裝有水、液氮；鋁框架6作為一個(gè)安裝架，鋁框架6依次連接容器座5、永久磁鐵13、電動(dòng)控制器7、升降臺(tái)座17和升降臺(tái)定位滑軌座22。
[0042]一種激光預(yù)極化氙累積輸出裝置。其特征在于:在玻璃容器11里裝有一個(gè)真空套管12，利用真空套管12夾層中的真空防止了流經(jīng)的氣態(tài)氙被液氮溫度冷凍在其內(nèi)壁上而阻擋了激光預(yù)極化氣態(tài)氙的連續(xù)流入累積。
[0043]一種激光預(yù)極化氙累積輸出裝置，其特征在于:真空套管12和玻璃容器11放置在容器座5里，玻璃容器11下部位于永久磁鐵13的中心，那里是永久磁鐵13產(chǎn)生的磁場(chǎng)區(qū)域。
[0044]一種激光預(yù)極化氙累積輸出裝置，其特征在于:電纜線8將電動(dòng)控制器7、升降臺(tái)座17相連，該裝置在工作時(shí)，電動(dòng)控制器7通過(guò)電纜線8分別控制升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)10在升降臺(tái)軌道9上進(jìn)行上下移動(dòng)和平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)19在平移臺(tái)軌道21上左右移動(dòng)，由此控制液氮杜瓦瓶20、可調(diào)溫玻璃瓶16進(jìn)入或者移出永久磁鐵13、并且將玻璃容器11套入在內(nèi)。液氮杜瓦瓶15里的液氮、可調(diào)溫玻璃瓶16里的恒溫?zé)崴谟谰么盆F13產(chǎn)生的磁場(chǎng)區(qū)域里分別為激光預(yù)極化氙提供冷凍成為固態(tài)或者升華成為氣態(tài)的溫度環(huán)境。
[0045]其各部件的詳細(xì)描述如下:
[0046]第一真空閥門I是激光預(yù)極化氣態(tài)氙流入本發(fā)明裝置的入口端閥門，其為超高真空玻璃閥門，型號(hào)為Kimble/kontesH1-VAC826651。其開啟時(shí)，使得激光預(yù)極化氣態(tài)氙能夠進(jìn)入本發(fā)明裝置、并且經(jīng)過(guò)L型玻璃管2、真空套管12、流入玻璃容器11里被液氮冷凍為固態(tài)；其關(guān)閉時(shí)，則防止了升華的氣態(tài)氙回流。
[0047]L形玻璃管2的材質(zhì)為PYREX玻璃，用作激光預(yù)極化氣態(tài)氙的進(jìn)入通道。
[0048]玻璃管3使用了與L形玻璃管2相同材質(zhì)，其作用是激光預(yù)極化氣態(tài)氙的輸出通道。
[0049]第二真空閥門4是激光預(yù)極化氣態(tài)氙流出本發(fā)明裝置的出口端閥門，使用了與第一真空閥門I相同材質(zhì)和型號(hào)，其通常開啟，控制混合氣體中分離的其它氣體流入大氣、以及激光預(yù)極化氣態(tài)氙的輸出。
[0050]容器座5使用的是聚四氟乙烯塑料材質(zhì)，中間設(shè)計(jì)有一個(gè)能夠吻合玻璃容器11外直徑的孔，其作用是定位放置玻璃容器11，使得玻璃容器11的下部位于永久磁鐵13的中心、并且在開關(guān)第一真空閥門I和第二真空閥門4時(shí)保持平穩(wěn)。[0051]鋁框架6是本發(fā)明裝置的安裝架，頂部中心設(shè)計(jì)了一個(gè)與容器座5中間孔相同直徑的孔，用于讓玻璃容器11通過(guò)而放入永久磁鐵13的中心位置，除了鋁框架6本身以外的所有組件都安裝在鋁框架6上，構(gòu)成一體化裝置；
[0052]電動(dòng)控制器7 (型號(hào)為DK-ZX-2D)的作用從下到上依次為開或者關(guān)電源、電動(dòng)控制升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)10和平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)19。
[0053]電纜線8是將電動(dòng)控制器7控制電信號(hào)經(jīng)過(guò)升降臺(tái)座17提供到電動(dòng)控制升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)10和平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)19。
[0054]升降臺(tái)軌道9是升降臺(tái)(型號(hào)PSA-11-Z)的組件部分，與升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)10配合使用，使其能夠上下移動(dòng)。
[0055]升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)10是升降臺(tái)(型號(hào)PSA-11-Z)的組件部分，與平移臺(tái)軌道21連接，其由電動(dòng)控制器7通過(guò)電纜線8控制并帶動(dòng)平移臺(tái)軌道21 —起上下移動(dòng)。
[0056]玻璃容器11材質(zhì)也是PYREX玻璃，其用于累積激光預(yù)極化氙。
[0057]真空套管12材質(zhì)與玻璃容器11的相同，其作用是激光預(yù)極化氣態(tài)氙進(jìn)入玻璃容器11的通道，為了防止流經(jīng)的激光預(yù)極化氣態(tài)氙被液氮冷凍在套管中心壁上而不能連續(xù)流入累積的問(wèn)題出現(xiàn)，真空套管12的兩個(gè)管層間抽了 5X10_7Pa的高真空用于減少液氮溫度對(duì)流入激光預(yù)極化氣態(tài)氙的影響。
[0058]永久磁鐵13的型號(hào)為YC100，磁極間隔范圍為70— 120mm，其作用是提供一個(gè)確定磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向，磁場(chǎng)強(qiáng)度范圍為0.2-0.5T，使得激光預(yù)極化氙固態(tài)累積或者形成氣態(tài)的過(guò)程中可以基本無(wú)損地保存其高度非熱平衡核自旋極化度，永久磁鐵13的頂端開有一個(gè)與鋁框架6頂端中心相同尺寸的孔，用于放入玻璃容器11。
[0059]升降臺(tái)定位滑軌14作用是使得電動(dòng)控制升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)10在上升或者下降過(guò)程中保持平穩(wěn)。
[0060]液氮杜瓦瓶15使用定制的雙層中間鍍銀并抽成真空的玻璃瓶，外直徑為65—115_，能夠放入永久磁鐵13里，其工作時(shí)裝有溫度為77K的液氮，用于將激光預(yù)極化氙冷凍成為固態(tài)。
[0061]可調(diào)溫玻璃瓶16的材質(zhì)與玻璃容器11使用的相同，外有加熱器件和保溫層，外直徑與液氮杜瓦瓶15相同為65 — 115mm，工作時(shí)水溫的可調(diào)溫范圍:室溫以上至373K，提供恒定溫度的熱水去升華激光預(yù)極化固態(tài)氙。
[0062]升降臺(tái)座17是升降臺(tái)(型號(hào)PSA-11-Z)的組件部分，安裝在鋁框架6上，用于固定升降臺(tái)軌道9。
[0063]可調(diào)溫玻璃瓶座18，使用鋁合金材質(zhì)制作，安裝在平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)19上，提供放置可調(diào)溫玻璃瓶16的位置。
[0064]平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)19是平移臺(tái)(型號(hào)PSA-11-X)的組件部分，與平移臺(tái)軌道21連接，由電動(dòng)控制器7通過(guò)電纜線8控制左右移動(dòng)。
[0065]液氮杜瓦瓶座20使用鋁合金材質(zhì)制作，安裝在平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)19上，提供放置液氮杜瓦瓶15的位置。
[0066]平移臺(tái)軌道21，是平移臺(tái)(型號(hào)PSA-11-X)的組件部分，與平移臺(tái)19聯(lián)合使用，使得平移臺(tái)19穩(wěn)定的左右移動(dòng)。
[0067]升降臺(tái)定位滑軌座22，用于固定升降臺(tái)定位滑軌14，其被安裝在鋁框架6上。[0068]在實(shí)施本發(fā)明激光預(yù)極化氙累積輸出裝置時(shí)(圖2—圖5)，電動(dòng)控制器7通過(guò)電纜線8分別控制升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)10上下移動(dòng)和平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)19左右移動(dòng)，由此液氮杜瓦瓶15或者可調(diào)溫玻璃瓶16進(jìn)入永久磁鐵13、并且套在玻璃容器11外。液氮杜瓦瓶15里的液氮、可調(diào)溫玻璃瓶16里的恒溫?zé)崴謩e為激光預(yù)極化氙提供冷凍成為固態(tài)或者升華成為氣態(tài)的環(huán)境。
[0069]根據(jù)圖2可知，實(shí)施為電源開，電動(dòng)控制升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)10位于升降臺(tái)軌道9下端，電動(dòng)控制平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)19位于平移臺(tái)軌道21左端，放入了液氮杜瓦瓶15和可調(diào)溫玻璃瓶16。
[0070]根據(jù)圖3可知，實(shí)施為電源開，電動(dòng)控制升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)10位于升降臺(tái)軌道9上端，電動(dòng)控制平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)19位于平移臺(tái)軌道21左端，液氮杜瓦瓶15位于永久磁鐵13中心，使得玻璃容器11進(jìn)入到液氮杜瓦瓶15內(nèi)。可調(diào)溫度玻璃瓶16位于永久磁鐵13外的左端。
[0071]根據(jù)圖4可知，實(shí)施為電源開，電動(dòng)控制升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)10位于升降臺(tái)軌道9下端，電動(dòng)控制平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)19位于平移臺(tái)軌道21右端。這里所示的為一個(gè)過(guò)渡工作狀態(tài)，實(shí)施過(guò)程通常是由圖3經(jīng)過(guò)圖4轉(zhuǎn)到圖5工作狀態(tài)。
[0072]根據(jù)圖5可知，實(shí)施為電源開，電動(dòng)控制升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)10位于升降臺(tái)軌道9上端，電動(dòng)控制平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)19位于平移臺(tái)軌道21右端，可調(diào)溫玻璃瓶16位于永久磁鐵13中心，使得玻璃容器11進(jìn)入到可調(diào)溫玻璃瓶16內(nèi)。液氮杜瓦瓶15位于永久磁鐵13外的右端。
[0073]本發(fā)明裝置的工作流程為:先將第一真空閥門I依次連接L形玻璃管2、玻璃容器11、真空套管12、玻璃管3、第二真空閥門4 ;再將容器座5、永久磁鐵13分別連接到鋁框架6上；然后，讓包含有真空套管12的玻璃容器11依次穿過(guò)容器座5的中孔、鋁框架6上端開孔、永久磁鐵13上端開孔而使得玻璃容器11的下部進(jìn)入到永久磁鐵13的中心位置；電動(dòng)控制器7依次連接電纜線8和安裝在鋁框架6上的升降臺(tái)座17 ;升降臺(tái)軌道9依次連接升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)10、平移臺(tái)軌道21、平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)19、升降臺(tái)定位滑軌14、升降臺(tái)定位滑軌座22、鋁框架6 ；電動(dòng)控制器7通過(guò)電纜線8控制升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)10在升降臺(tái)軌道9上下位置移動(dòng)，以及平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)19在平移臺(tái)軌道21左右位置移動(dòng)；平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)19上依次連接可調(diào)溫玻璃瓶座18和液氮杜瓦瓶座20 ;在本發(fā)明實(shí)施時(shí)，可調(diào)溫玻璃瓶座18和液氮杜瓦瓶座20上面分別放置了可調(diào)溫玻璃瓶16、液氮杜瓦瓶15，并且在可調(diào)溫玻璃瓶16和液氮杜瓦瓶15里分別裝有水、液氮；鋁框架6作為一個(gè)安裝架，依次了連接容器座5、永久磁鐵13、電動(dòng)控制器7、升降臺(tái)座17和升降臺(tái)定位滑軌座22。
[0074]然后，激光預(yù)極化氙累積輸出裝置接入到激光預(yù)極化系統(tǒng)LP里，開啟第一真空閥門I和第二真空閥門4，并且如圖3所示開啟電源，控制升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)10位于升降臺(tái)軌道9上端，控制平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)19位于平移臺(tái)軌道21左端，裝有液氮的液氮杜瓦瓶15位于永久磁鐵13中心，使得玻璃容器11進(jìn)入到液氮杜瓦瓶15內(nèi)，由于液氮杜瓦瓶15的液氮浸泡使得玻璃容器11處于接近77K的溫度。而可調(diào)溫度玻璃瓶16為永久磁鐵13外的左端。當(dāng)激光預(yù)極化系統(tǒng)LP連續(xù)工作時(shí)，激光預(yù)極化氣態(tài)氙不斷地流入本發(fā)明裝置，依次流經(jīng)第一真空閥門1、L形玻璃管2、真空套管12，進(jìn)入玻璃容器11后立刻成為了激光預(yù)極化固態(tài)氙、并且隨時(shí)間的增加而積累。當(dāng)激光預(yù)極化系統(tǒng)停止工作時(shí)，關(guān)閉第一真空閥門1，第二真空閥門4保持開啟。然后，本發(fā)明裝置如圖4工作狀態(tài)，開啟電源控制平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)19位于平移臺(tái)軌道21右端，控制升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)10位于升降臺(tái)軌道9上端，這時(shí)，液氮杜瓦瓶15位于永久磁鐵13外的右端，而可調(diào)溫玻璃瓶16位于永久磁鐵13的中心，使得可調(diào)溫玻璃瓶16里的恒溫?zé)崴莶Ａ萜?1，立刻使得玻璃容器11內(nèi)的激光預(yù)極化固態(tài)氙升華成為氣態(tài)氙，并且從玻璃容器11流動(dòng)經(jīng)過(guò)玻璃管3和第二真空閥門4，最后流出本發(fā)明裝置，這時(shí)，激光預(yù)極化氣態(tài)氙保持著由激光泵浦和自旋交換產(chǎn)生的非熱平衡核自旋極化度。
[0075]下面結(jié)合附圖1、2，本發(fā)明以工作氣體為氙氣(1% ) +氦氣(90% ) +氮?dú)?9% )混合氣體(5atm)為例，對(duì)本發(fā)明激光預(yù)極化氙累積輸出裝置、實(shí)施過(guò)程作進(jìn)一步的詳細(xì)描述:
[0076]在實(shí)施過(guò)程中，首先，將一種激光預(yù)極化氙累積輸出裝置的第一真空閥門I的入口端與激光預(yù)極化系統(tǒng)連通。然后，如圖2所示，開啟電源，控制升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)10位于升降臺(tái)軌道9的下端，控制平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)19位于平移臺(tái)軌道21的左端，裝有液氮的液氮杜瓦瓶15位于永久磁鐵13下端。并且，開啟第一真空閥門I和第二真空閥門4。如3所示，再控制升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)10位于升降臺(tái)軌道9的上端，控制平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)19位于平移臺(tái)軌道21的左端，裝有液氮的液氮杜瓦瓶15位于永久磁鐵13中心的0.4T磁場(chǎng)區(qū)域，使得玻璃容器11進(jìn)入到液氮杜瓦瓶15內(nèi)，由于液氮杜瓦瓶15的液氮浸泡使得玻璃容器11處于接近77K的溫度。而可調(diào)溫度玻璃瓶16為永久磁鐵13外的左端。當(dāng)激光預(yù)極化系統(tǒng)連續(xù)工作時(shí)，經(jīng)過(guò)激光泵浦和自旋交換的氙氣(1% ) +氦氣(90% ) +氮?dú)?9% )混合氣體不斷地流入本發(fā)明裝置，依次流經(jīng)第一真空閥門1、L形玻璃管2、真空套管12，激光預(yù)極化氣態(tài)氙進(jìn)入處于?77K溫度的玻璃容器11后立刻成為了固態(tài)氙、并且隨時(shí)間的增加而積累。而氦氣和氮?dú)獠荒茉?77K被固化，因此，它們直接經(jīng)過(guò)玻璃管3和第二真空閥門4流出本發(fā)明裝置。當(dāng)激光預(yù)極化系統(tǒng)LP停止工作時(shí)，關(guān)閉第一真空閥門1，讓第二真空閥門4繼續(xù)保持開啟，并接入到磁共振成像系統(tǒng)M里。然后，本發(fā)明裝置立刻從圖3工作狀態(tài)經(jīng)過(guò)圖4工作狀態(tài)轉(zhuǎn)到如圖5所示的工作狀態(tài)，電動(dòng)控制器7控制平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)19位于平移臺(tái)軌道21的右端，控制升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)10位于升降臺(tái)軌道9的上端，這時(shí)，液氮杜瓦瓶15位于永久磁鐵13外的右端，而可調(diào)溫玻璃瓶16位于永久磁鐵13的中心，使得可調(diào)溫玻璃瓶16里325K溫度的恒溫?zé)崴莶Ａ萜?1，立刻使得玻璃容器11內(nèi)的激光預(yù)極化固態(tài)氙升華成為氣態(tài)氙，并且從玻璃容器11流動(dòng)經(jīng)過(guò)玻璃管3和第二真空閥門4，最后流出本發(fā)明裝置到磁共振成像系統(tǒng)M。這時(shí)，激光預(yù)極化氙氣保持著由激光泵浦和自旋交換產(chǎn)生的非熱平衡核自旋極化度。
[0077]本發(fā)明激光預(yù)極化氙累積輸出裝置的上述描述中，以工作氣體為的氙氣+氦氣+氮?dú)獾幕旌蠚怏w為例。當(dāng)來(lái)自激光預(yù)極化氙系統(tǒng)、并且經(jīng)過(guò)激光泵浦和自旋交換的氙氣+氦氣+氮?dú)?，通過(guò)第一真空閥門I進(jìn)入本發(fā)明裝置位于永久磁鐵13中心的玻璃容器11中，其中，氦氣和氮?dú)獠荒艹蔀楣虘B(tài)，直接經(jīng)過(guò)玻璃管3和第二真空閥門4流入大氣中，而激光預(yù)極化氙氣由于液氮杜瓦瓶15中?77K溫度的作用成為了固態(tài)氙。當(dāng)激光預(yù)極化氙系統(tǒng)LP連續(xù)工作時(shí)，激光預(yù)極化氙不斷累積。當(dāng)激光預(yù)極化系統(tǒng)停止工作后，位于永久磁鐵13中心的可調(diào)溫玻璃瓶16里325K溫度的恒溫?zé)崴莶Ａ萜?1，使得激光預(yù)極化固態(tài)氙升華成為氣態(tài)氙，然后從本發(fā)明裝置流出、進(jìn)入到磁共振成像系統(tǒng)M里。由于氙氣+氦氣+氮?dú)獾幕旌蠚怏w經(jīng)過(guò)液氮溫度的分離，僅僅激光預(yù)極化氙成為固態(tài)、并且獲得累積；接著，恒溫?zé)崴淖饔蒙A固態(tài)氙成為氣態(tài)氙。液氮、恒溫?zé)崴约坝谰么盆F13磁場(chǎng)的合并作用，使得流出本發(fā)明激光預(yù)極化氙累積輸出裝置的氙氣依然保持著高度非熱平衡核自旋極化度。本發(fā)明裝置與激光預(yù)極化系統(tǒng)LP聯(lián)合使用，能夠滿足生物體磁共振成像(例如人體肺部和腦部的成像研究)對(duì)于激光預(yù)極化氙所需要的高極化度和高產(chǎn)率的要求，因此，具有重要的應(yīng)用價(jià)值和潛在應(yīng)用的前景。
【權(quán)利要求】
1.一種激光預(yù)極化氙的累積輸出裝置，它包括第一真空閥門(1)、L形玻璃管(2)、容器座(5)、電動(dòng)控制器(7)、升降臺(tái)軌道(9)、升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)(10)、升降臺(tái)定位滑軌(14)、可調(diào)溫玻璃瓶(16)、平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)(19)、平移臺(tái)軌道(21)，其特征在于:第一真空閥門(I)依次連接L形玻璃管(2)、玻璃容器(11)、真空套管(12)、玻璃管(3)、第二真空閥門(4);鋁框架(6)上端分別與容器座(5)、永久磁鐵(13)連接；真空套管(12)和玻璃容器(11)依次穿過(guò)容器座(5)的中孔、鋁框架(6)上端開孔和永久磁鐵(13)上端開孔，電動(dòng)控制器(7)依次連接電纜線(8)和安裝在鋁框架(6)上的升降臺(tái)座(17);升降臺(tái)軌道(9)依次連接升降臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)(10)、平移臺(tái)軌道(21)、平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)(19)、升降臺(tái)定位滑軌(14)、升降臺(tái)定位滑軌座(22)、鋁框架(6);平移臺(tái)的移動(dòng)臺(tái)(19)上依次連接可調(diào)溫玻璃瓶座(18)和液氮杜瓦瓶座(20);可調(diào)溫玻璃瓶座(18)和液氮杜瓦瓶座(20)上面分別放置了可調(diào)溫玻璃瓶(16)、液氮杜瓦瓶(15)，鋁框架(6)依次連接容器座(5)、永久磁鐵(13)、電動(dòng)控制器(7)、升降臺(tái)座(17 )和升降臺(tái)定位滑軌座(22 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光預(yù)極化氙的累積輸出裝置，其特征在于:所述的玻璃容器(11)里裝有一個(gè)真空套管(12 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光預(yù)極化氙的累積輸出裝置，其特征在于:所述的玻璃容器(11)和真空套管(12 )放置在容器座(5 )里，玻璃容器(11)下部位于永久磁鐵(13 )的中心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光預(yù)極化氙的累積輸出裝置，其特征在于:電纜線(8)將電動(dòng)控制器(7)、升降臺(tái)座(17)相連。
【文檔編號(hào)】B01J19/12GK103977752SQ201410197709
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】周欣, 孫獻(xiàn)平, 趙修超, 劉買利, 葉朝輝 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所