专利名称：一种激光极化的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光光谱学和核磁共振的交叉学科。主要用于生物体和材料的磁共振成像，极化度转移增强液态和固态原子分子的核自旋极化研究，中微孔新型材料孔径的测量和结构的研究，材料表面的NMR信号增强等。
背景技术：
激光抽运碱金属原子(Cs，Rb，K，Na)，使之电子高度自旋极化，极化的碱金属原子与非极化的气体Xe原子自旋交换碰撞，角动量转移使得129Xe气体原子核自旋高度极化。具有高度非平衡核自旋极化度的激光极化129Xe气体，在磁共振成像以及固体材料表面增强等领域具有广阔地应用前景。而激光极化129Xe气体保持高度非平衡核自旋极化的时间仅为分钟量级，其应用范围受到了一定的限制。例如，生物体的磁共振成像，需要使用大量的高度核自旋极化129Xe；或者，当激光极化129Xe气体产生装置与129Xe医学磁共振成像仪位于两个不同的地方时，由于激光极化129Xe气体保持高度非平衡核自旋极化的时间太短，将无法使用。
固态激光极化129Xe的核自旋弛豫时间T1非常长，研究表明，当温度低于120K、磁场强度高于0.05Tesla时，T1为小时量级。在0.1Tesla磁场和4.2K液氦温度下，T1超过500小时。在0.14Tesla磁场和液氮温度下，T1为2.5小时左石。并且，其相变损失可以忽略。因此，建立激光极化129Xe固态储存器，使其能够长时间保存或者积累大量的激光极化129Xe，具有重要的科研价值和实用意义。
现有的激光极化129Xe固态装置主要有双极平板磁体激光极化129Xe固态装置和超导磁铁激光极化129Xe固态实验测量装置两种类型。双极平板磁体激光极化129Xe固态装置可以积累或者储存固态激光极化129Xe，也可以用电加热变温而产生液态或者气态的129Xe。该装置由一对平板永磁体产生0.05Tesla-0.2Tesla范围中的某一固定磁场，磁体放置于保温杜瓦中，用液氮或者液氦进行保温。由于该装置结构本身的特点，要求杜瓦体积和容器口较大，不方便长时间储存和远距离的运送，异地使用受到极大地限制，因此，仅限于本地使用。超导磁铁激光极化129Xe固态实验测量装置将保温杜瓦与储存管设计在一起，放置于超导磁铁的两磁极之间，其磁场强度和保温杜瓦尺寸是固定的。虽然，它们同样能够达到固态储存、积累和升华激光极化129Xe的目的，但也只能在本地使用。
发明内容
本发明的目的是，提供一种激光极化129Xe固态储存器，该储存器将多片永磁体组合成双圆环永磁体安置在长度可调节的铁套筒上，使得磁场强度可调节；玻璃套管的内壁涂有硅涂层，作为激光极化129Xe固态储存室和样品混合室；用升降台改变玻璃套管与杜瓦的相对位置，改变激光极化129Xe的温度，可方便地储存和运输，使激光极化129Xe能异地使用。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案一种激光极化129Xe固态储存器，该储存器由升降台、杜瓦、双圆环永磁体、铁套筒、液氮、玻璃套管、安全真空阀门、真空阀门、调节架组成。升降台放置在调节架的中间，杜瓦放置在升降台的上面，在杜瓦里放置液氮，铁套筒固定在调节架下面，置于杜瓦中，双圆环永磁体是分别由4～12片永磁体组成的两个圆环，吸附在铁套筒的内壁上，铁套筒为上下无底，上下两部分由螺纹连接的铁筒，双圆环永磁体分别处于螺纹连接处的两边；玻璃套管由内壁有硅涂层的密封管和两根连接管组成，密封管上端有两个孔，一根连接管的一端连接在其中一个孔上，一端与真空阀门连接，另一根连接管穿过另一个孔对着密封管的底部，其另一端与安全真空阀门连接；玻璃套管固定在调节架上，其密封管置于铁套筒的中心。
本发明与现有技术相比具有以下优点1)由于采用了多片永磁体磁铁组合成双圆环永磁体，能产生均匀的轴向磁场，通过调节两个磁环之间的距离，就可改变磁场的强度，本发明的磁场强度的范围为0.02Tesla-0.3Tesla。这个特点使得本发明体积小、携带方便和运输，能够异地使用激光极化129Xe；也使得能够研究不同磁场强度下的自旋极化度转移；2)玻璃套管的内壁涂层采用有机硅，减少了激光极化129Xe与玻璃壁碰撞引起的激光极化129Xe核自旋极化度的损失；3)采用安全真空阀门，保证玻璃套管内的气体压力低于10个大气压，有效地防止意外升温使得激光极化129Xe的气体超压而导致玻璃套管的爆裂；4)采用升降台的上下移动改变杜瓦与玻璃套管的相对位置，改变激光极化129Xe的温度，方便地控制激光极化129Xe的相变。
图1为本发明的结构示意图。
其中1为升降台、2为杜瓦、3为双圆环永磁体、4为铁套筒、5为液氮、6为玻璃套管、7-1为安全真空阀门、7-2为真空阀门、8为搁板、9为直杆、10为可调节固定座。
具体实施例方式下面结合附图，对本发明作进一步的描述。
首先描述本发明各部件的材料、形状和结构a、升降台1是由无磁性材料制成，为高度可调节平台。
b、杜瓦2是一种低温保温器件。
c、双圆环永磁体3由两个相同的圆环永磁体组成，每个圆环永磁体分别由4～12片永磁体组成并均匀吸附在铁套筒4的内壁上。
d、铁套筒4直径小于杜瓦2，上下均无底面的圆筒，其分上下两部分，由螺纹连接；旋转螺纹可改变铁套筒4的长度。
e、液氮5是液化的氮气。
f、玻璃套管6由内壁有硅涂层的密封管和两根连接管组成。密封管上端有两个孔，一根连接管的一端连接在其中一个孔上，另一端在密封管的外面，另一根连接管穿过另一个孔，在密封管内的一端对着密封管的底部。
g、安全真空阀门7-1只要保证玻璃套管6内的压力不破坏玻璃套管6即可。
h、7-2为真空阀门。
i、搁板8为无磁性材料制成的平板。
j、直杆9为无磁性材料制成的直杆。
k、可调节固定座10由无磁性材料制成，其下端能方便地固定在工作台面上，上端为圆筒，圆筒的内径正好可插入直杆9，圆筒的边上有内螺纹，并安上与内螺纹相匹配的螺杆，用以调节直杆9插入圆筒的深度。
以下详细叙述本发明各部件之间的连接关系一种激光极化129Xe固态储存器，该储存器由升降台1、杜瓦2、双圆环永磁体3、铁套筒4、液氮5、玻璃套管6、安全真空阀门7-1、真空阀门7-2、搁板8、两根直杆9、两个可调节固定座10组成。将两根直杆9分别插进两个调节固定座10的圆筒中，用螺杆固定，搁板8固定在两根直杆9上顶端，构成调节架；升降台1放置在调节架两个可调节固定座10的中间，杜瓦2放置在升降台1的上面，在杜瓦2里放置液氮5，铁套筒4固定在调节架两根直杆9的中间和搁板8的下面，置于杜瓦2的中间，双圆环永磁体3的两个圆环永磁体分别吸附在铁套筒4的内壁上，铁套筒4旋转螺纹的连接处在两个圆环永磁体之间，玻璃套管6固定在搁板8上，且使玻璃套管6的密封管正好置于铁套筒4的中心，玻璃套管6穿过密封管孔的连接管在外的一端与真空阀门7-2连接，玻璃套管6的另一根连接管在密封管外的一端与安全真空阀门7-1连接。
本发明的工作流程为首先关闭安全真空玻璃阀门7-1，用真空泵在B端将玻璃套管6中的空气抽出，达到要求的优于5×10-3Pa真空度。将杜瓦2放置在升降台1的上面，并放入液氮5，升高升降台1，使得铁套筒4和玻璃套管6浸入液氮5中，并将杜瓦2的顶端顶在搁板8上，使得杜瓦2处于密封状态。然后，让激光极化129Xe气体从B端经开启的真空阀门7-1流过连接管到达玻璃套管6密封管的底部。由于双环水磁体3和铁套筒4形成合适均匀的轴向磁场，以及液氮5的低温作用，使得激光极化129Xe在密封管的底部成为固态，激光极化129Xe得到储存或者积累。由于激光极化129Xe由气态到液态、固态的相变损失小于1％，而固态激光极化129Xe的弛豫时间达数小时，因此，能够有效地储存或者积累激光极化129Xe。当需要使用气态激光极化129Xe时，首先关闭真空阀门7-1，再将升降台1降下，由于保温杜瓦2放置在升降台1上，便可使玻璃套管6离开液氮5，玻璃套管6的温度逐渐上升，固态激光极化129Xe升华为气体，玻璃套管6的压力增加，激光极化129Xe气体将通过开启的安全真空玻璃阀门7-1由A端输出。
由于固态激光极化129Xe的核自旋弛豫时间与磁场强度有关联，因此，为了满足实际需要的固态激光极化129Xe的核自旋弛豫时间，只要改变双环永磁体3两个磁环之间的距离，就可改变磁场的强度。本发明磁场强度的可调节范围为0.02-0.3Tesla。
权利要求
1.一种激光极化129Xe固态储存器，其特征在于，该储存器由升降台(1)、杜瓦(2)、双圆环永磁体(3)、铁套筒(4)、液氮(5)、玻璃套管(6)、安全真空阀门(7-1)、真空阀门(7-2)和调节架组成，其中升降台(1)放置在调节架的中间，杜瓦(2)放置在升降台(1)的上面，在杜瓦(2)里放置液氮(5)，铁套筒(4)固定在调节架下面，置于杜瓦(2)中，双圆环永磁体(3)是分别由4～12片永磁体组成的两个圆环，吸附在铁套筒(4)的内壁上，铁套筒(4)为上下无底，上下两部分由螺纹连接的铁筒，双圆环永磁体(3)分别处于螺纹连接处的两边；玻璃套管(6)由内壁有硅涂层的密封管和两根连接管组成，密封管上端有两个孔，一根连接管的一端连接在其中一个孔上，一端与真空阀门(7-2)连接，另一根连接管穿过另一个孔对着密封管的底部，其另一端与安全真空阀门(7-1)连接；玻璃套管(6)固定在调节架上，其密封管置于铁套筒(4)的中心。
全文摘要
本发明公开了一种激光极化
文档编号B01L5/00GK1524620SQ03125419
公开日2004年9月1日 申请日期2003年9月16日 优先权日2003年9月16日
发明者孙献平, 周欣, 罗军, 詹明生 申请人:中国科学院武汉物理与数学研究所