超极化稀有气体生产设备

1.本发明涉及超极化的技术领域，具体地，涉及一种超极化稀有气体生产设备。


背景技术：

2.磁共振成像(mri)是一种强大的生物医学成像技术，由于它可以提供出色的无辐射软组织对比度，因此被广泛用于体内诊断测试。磁共振成像几乎适用于人体的每个部位。然而，人体肺部中的低质子密度和组织空气中的高水平磁不均匀性极大地降低了成像的图像质量。
3.由于磁共振成像的信号强度本质上除了和物质浓度有关，还和核自旋极化度有关。根据其物理原理，若要提高极化度，一种是可以通过降低样品温度或提高外磁场强度来提高热平衡条件下的核自旋极化度，但是前者可行性差，后者成本高昂，存在理论极限。另一种是使用超极化转移的方式，使核自旋极化度大幅度超过热平衡下的极化度。
4.实际应用中，为了克服磁共振成像在肺部成像中的缺点，我们可以采用超极化(hyperpolarization)惰性气体使高空间和时间分辨率的结构和功能肺部成像具有可行性。与相同磁场强度下的常极化气体的信号相比，这些惰性气体的核自旋极化度可以通过自旋交换光泵(spin exchange optical pumping，seop)的方式使信号强度增强4-5个数量级。在临床应用中，超极化气体磁共振成像是一种安全的成像方法，可以为特发性肺纤维化、囊性纤维化和慢性阻塞性肺疾病的早期检测提供高灵敏度和良好重现性的图像。
5.基于自旋交换光泵技术，不同的研究小组研制了各种极化仪(polarizer)来生产超极化气体，包括但不限于止流极化仪。在止流极化仪中采用混合气体(通常包括5-75％的浓度为氙气，其余为缓冲气体)。混合气体在光泵泡(在激光的照射下)中停留一定时间(通常为10-30分钟)，以实现超极化。由于氙气含量高，超极化混合气体可直接用于成像。


技术实现要素：

6.为了至少部分地解决现有技术中存在的问题，本发明的实施例提供了一种超极化稀有气体生产设备。超极化稀有气体生产设备包括：光泵泡，所述光泵泡包括主体以及连接至所述主体的进气管和出气管；激光发射装置；保温装置，所述保温装置上设置有贯通的通道，所述主体设置在所述通道内，所述激光发射装置对准所述通道的进光口，以使所述激光发射装置发射的激光穿过所述通道，所述保温装置暴露所述进气管和所述出气管；制热装置和制冷装置，所述制热装置和所述制冷装置均连接至所述保温装置，以控制所述保温装置内的温度；以及磁场产生装置，所述磁场产生装置用于形成包围所述光泵泡的磁场。
7.示例性地，还包括连接至所述进气管的进气阀和连接至所述出气管的出气阀，所述进气阀用于控制所述进气管的导通和截止，所述出气阀用于控制所述出气管的导通和截止。
8.示例性地，所述进气管包括第一段、第二段和第三段，所述第一段的一端连接至所述主体，所述第一段的另一端延伸至所述保温装置之外并连接至所述第二段和第三段，所
述第二段用于连接至气源，所述进气阀包括进气阀芯和进气驱动件，所述进气阀芯在所述进气驱动件的控制下在所述进气管内可移动，以控制所述气源与所述主体的导通和截止。
9.示例性地，所述出气管包括第四段、第五段和第六段，所述第四段的一端连接至所述主体，所述第四段的另一端延伸至所述保温装置之外并连接至所述第五段和第六段，所述第五段用于连接至接气端，所述出气阀包括出气阀芯和出气驱动件，所述出气阀芯在所述出气驱动件的控制下在所述出气管内可移动，以控制所述主体与所述接气端的导通和截止。
10.示例性地，所述进气驱动件位于所述磁场之外。
11.示例性地，所述出气驱动件位于所述磁场之外。
12.示例性地，所述进气阀芯和所述进气驱动件通过进气传动组件连接，所述进气传动组件包括第一进气联轴器、进气连接杆、第二进气联轴器和进气凸形连接件，所述第一进气联轴器连接在所述进气驱动件和所述进气连接杆的一端之间，所述第二进气联轴器连接在所述进气连接杆的另一端和所述进气凸形连接件之间，所述进气阀芯固定在所述进气凸形连接件上。
13.示例性地，所述出气阀芯和所述出气驱动件通过出气传动组件连接，所述出气传动组件包括第一出气联轴器、出气连接杆、第二出气联轴器和出气凸形连接件，所述第一出气联轴器连接在所述出气驱动件和所述出气连接杆的一端之间，所述第二出气联轴器连接在所述出气连接杆的另一端和所述出气凸形连接件之间，所述出气阀芯固定在所述出气凸形连接件上。
14.示例性地，所述进气阀芯的移动方向与所述出气阀芯的移动方向平行。
15.示例性地，所述进气管和所述出气管均为t形管，其中所述第一段和所述第三段同轴连接。
16.示例性地，所述进气管和所述出气管均为t形管，其中所述第四段和所述第六段同轴连接。
17.示例性地，所述保温装置包括沿所述通道的轴向方向延伸的周壁，所述周壁上设置有第一开口和第二开口，所述第一开口相比于所述第二开口更靠近所述激光发射装置，所述制冷装置连接至所述第一开口，所述制热装置连接至所述第二开口。
18.示例性地，所述保温装置内设置有挡板，所述挡板与所述第二开口间隔开，且所述挡板间隔在所述第二开口和所述光泵泡之间。
19.示例性地，所述挡板上设置有连接部，所述主体连接至所述连接部。
20.示例性地，所述周壁上还设置有第三开口，所述第三开口上封盖有盖体，所述第一开口和所述第三开口位于所述第二开口的两侧。
21.示例性地，所述保温装置包括一对端壁，所述一对端壁沿所述通道的轴向方向相对地设置在所述通道的两端，所述通道的进光口和出光口分别位于所述一对端壁上。
22.示例性地，所述进光口和所述出光口上覆盖有高透层。
23.示例性地，超极化稀有气体生产设备还包括：温度检测器，用于检测所述保温装置内的温度，并生成温度信号；以及控制器，所述控制器响应于所述温度信号控制所述制热装置和/或所述制冷装置，以使所述保温装置内的温度达到预设温度。
24.示例性地，超极化稀有气体生产设备还包括第一管路，所述第一管路的一端用于
连接至气源且另一端连接至所述进气管，所述第一管路上设置有第一开关阀。
25.示例性地，所述第一管路上还设置有调压阀和/或压力检测器。
26.示例性地，超极化稀有气体生产设备还包括连接所述出气管的第二管路，所述第二管路上设置有第二开关阀。
27.示例性地，所述第二管路包括可溶性聚四氟乙烯管。
28.示例性地，所述光泵泡的内侧壁设置有非极性层。
29.示例性地，所述光泵泡的沿所述通道的延伸方向的外侧壁上设置有第一透光层。
30.示例性地，所述通道的进光口和出光口上均设置有第二透光层。
31.示例性地，所述光泵泡朝向所述进光口的进光面为平面。
32.示例性地，所述磁场产生装置包括亥姆霍兹线圈。
33.示例性地，超极化稀有气体生产设备还包括罩体，所述罩体罩设所述激光。
34.采用本发明实施例提供的超极化稀有气体生产设备，通过制热装置和制冷装置配合使用，形成了冷热双循环的温控系统，从而可以控制保温装置内的温度。在保温装置的保温效果的作用下，可以使主体处于较为稳定且均匀的温度环境，从而减少碱金属蒸汽逃逸带来的极化信号损失。这样，气体的极化度较高，从而可以使超极化mri成像的图像质量较高。并且，根据气体的不同，制热装置和制冷装置还可以调整保温装置内的温度。因此，超极化稀有气体生产设备的适用性较强，市场竞争力较大。
35.在发明内容中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
36.以下结合附图，详细说明本发明的优点和特征。
附图说明
37.本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，
38.图1为根据本发明的一个示例性实施例的超极化稀有气体生产设备的示意图；以及
39.图2为图1中示出的超极化稀有气体生产设备的使用状态图；
40.图3为图1中示出的光泵泡的主视图；
41.图4为图1中示出的保温装置的一个角度的立体图；
42.图5为图4中示出的保温装置的另一个角度的立体图；
43.图6为图4中示出的保温装置的再一个角度的立体图；
44.图7为图4中示出的保温装置的剖视图；
45.图8为图4中示出的保温装置的内部结构图；
46.图9为图1中示出的进气阀的爆炸图；
47.图10为根据本发明的一个示例性实施例的氙气极化度随温度变化且在有无暗空间状态下的线状图。
48.其中，上述附图包括以下附图标记：
49.100、光泵泡；110、主体；111、进光面；120、进气管；121、第一段；122、第二段；123、
第三段；124、进气收缩部；130、出气管；131、第四段；132、第五段；133、第六段；134、出气收缩部；200、激光发射装置；210、激光；300、保温装置；301、第一分体；302、第二分体；303、第一凸耳；304、第一通孔；305、第二凸耳；306、第二通孔；310、通道；311、进光口；312、出光口；320、周壁；321、第一开口；322、第二开口；323、第三开口；331、挡板；332、支撑板；340、连接件；350、端壁；351、进光接头；352、进光夹板；353、进光凹槽；354、出光接头；355、出光夹板；356、出光凹槽；361、进光透光层；362、出光透光层；371、进气通孔；372、出气通孔；410、制热装置；420、制冷装置；500、磁场产生装置；610、进气阀；620、进气阀芯；630、进气驱动件；641、第一进气联轴；642、第二进气联轴器；643、进气连接杆；644、进气凸形连接件；650、控制器；660、出气阀；670、出气驱动件；681、第一出气联轴；682、第二出气联轴器；683、出气连接杆；800、第一管路；810、气源；820、调压阀；830、压力检测器；850、第一开关阀；860、第一接头；900、第二管路；910、第二开关阀；920、第二接头。
具体实施方式
50.在下文的描述中，提供了大量的细节以便能够彻底地理解本发明。然而，本领域技术人员可以了解，如下描述仅示例性地示出了本发明的优选实施例，本发明可以无需一个或多个这样的细节而得以实施。此外，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行详细描述。
51.超极化稀有气体生产设备可以用于将稀有气体超极化，以生产超极化气体。超极化稀有气体生产设备包括但不限于极化仪。超极化气体可以用于磁共振成像(mri)，从而可以提高成像的图像质量。高质量的图像可以提高诊断的精确度，从而可以便于对病情的精确治疗。
52.发明人认识到，气体的极化度会随温度的变化而发生变化。一旦温度存在偏差，会导致气体的极化度下降，从而会降低mri的图像质量，严重影响使用。此外，发明人还认识到，在超极化的过程中，不同气体对温度的要求也会存在不同。
53.本发明提出了一种超极化稀有气体生产设备。这种构造的超极化稀有气体生产设备内可以设置有保温装置、制热装置和制冷装置。发明人已经认识到，保温装置、制热装置和制冷装置可以有效控制温度，从而确保温度保持稳定。这样可实现对光泵泡均匀加热，减少碱金属蒸汽逃逸带来的极化信号损失。如此，可以确保气体的极化度稳定，从而符合使用要求。并且，根据气体的不同，制热装置和制冷装置还可以调节温度，以提高该气体的极化度。下面结合具体附图对一些实施例的超极化稀有气体生产设备进行详细介绍。
54.如图1所示，超极化稀有气体生产设备可以包括光泵泡100、激光发射装置200、保温装置300、制热装置410、制冷装置420和磁场产生装置500。
55.光泵泡100可以采用任意合适的透光材料制成，包括但不限于高硼硅玻璃或者其他耐高压高温的玻璃等。示例性地，光泵泡100可以采用耐压在5bar以上的材料制成。示例性地，光泵泡100可以采用耐温在300℃以上的材料制成。光泵泡100内可以形成一定的空间，以用于生产超极化气体。具体地，光泵泡100可以包括主体110、进气管120和出气管130。主体110可以呈圆筒型或者其他任意合适的形状。进气管120和出气管130可以分别连接至主体110，以实现与主体110连通。进气管120可以用于连接至气源810。气源810包括但不限于气罐等可以提供气体的装置。气体或者其他物质可以通过进气管120注入主体110。当气
体超极化完成后，该气体可以通过出气管130排出。出气管130可以用于连接至接气端(未示出)。接气端包括但不限于泰德拉袋等装置。示例性地，超极化稀有气体生产设备还可以包括气源810和/或接气端。
56.激光发射装置200可以采用本领域已知或者未来可能出现的各种类型的激光发射装置。结合参见图2，激光发射装置200可以发射激光210。
57.结合参见图4-8所示，保温装置300可以采用铝、铝合金或者其他耐高温且不影响磁场均匀性的材料制成。保温装置300的结构可以任意，包括但不限于圆筒形或者方桶形的保温皿等。保温装置300上可以设置通道310。通道310可以贯通保温装置300。主体110可以通过焊接、粘合或者卡接等任意合适的方式设置在通道310内。通道310可以具有相对设置的进光口311和出光口312。激光发射装置200可以对准通道310的进光口311。如此，激光发射装置200发射的激光210可以穿过通道310。激光发射装置200发射的激光210可以依次通过进光口311和出光口312。保温装置300可以暴露进气管120和出气管130。也就是说，保温装置300可以包裹主体110。进气管120和出气管130可以从保温装置300的内部延伸到外部。示例性地，保温装置300上可以设置有进气通孔371和出气通孔372。进气管120可以通过进气通孔371，以延伸到保温装置300的外部。出气管130可以通过出气通孔372，以延伸到保温装置300的外部。在其他实施例中，进气管120和出气管130也可以通过一个通孔延伸到保温装置300的外部。
58.在图中示出的实施例中，保温装置300可以包括第一分体301和第二分体302。第一分体301和第二分体302可以包裹主体110。第一分体301上可以设置有第一凸耳303。第一凸耳303上可以设置有第一通孔304。第二分体302上可以设置有第二凸耳305。第二凸耳305上可以设置有第二通孔306。保温装置300还可以包括紧固件。紧固件可以穿过第一通孔304和第二通孔306，从而将第一分体301和第二分体302连接。在其他实施例中，保温装置300还可以通过其他方式形成。
59.制热装置410可以连接至保温装置300，以向保温装置300内提供热量，从而可以提高保温装置300内的温度。制热装置410可以采用本领域已知或者未来可能出现的各种类型的制热装置，包括但不限于热风机等。制冷装置420可以连接至保温装置300，以向保温装置300内提供冷量，从而可以降低保温装置300内的温度。制冷装置420可以采用本领域已知或者未来可能出现的各种类型的制冷装置，包括但不限于冷风机等。通过制热装置410和制冷装置420的配合，可以控制保温装置300内的温度。
60.磁场产生装置500可以用于产生磁场。该磁场可以包围光泵泡100。可以理解，由于主体110设置在保温装置300内，因此该磁场通常可以包围保温装置300。需要说明的是，由于磁场是在一定空间区域内连续分布的向量场，因此此处及下文所述的磁场是指可以用于使气体超极化的磁场，而并不包括无法用于使气体超极化的磁场。磁场产生装置500可以采用本领域已知或者未来可能出现的各种类型的磁场产生装置，包括但不限于亥姆霍兹线圈(helmholtz coil)等。亥姆霍兹线圈的数量可以任意，在图中示出的实施例中，亥姆霍兹线圈可以包括两组大小不同的亥姆霍兹线圈。由于亥姆霍兹线圈具有开敞的性质，其很容易地可以将光泵泡100或者保温装置300等装置置入或移出，也可以直接做视觉观察，因此使用非常便捷。并且，亥姆霍兹线圈可以产生均匀且稳定的磁场，其非常利于气体的超极化。
61.在实际应用中，光泵泡100内可以设置有铷或者铯等碱金属。该碱金属可以包括一
种或者多种。在实际使用中，碱金属通常在生产或安装超极化稀有气体生产设备时预先添加至光泵泡100内。但是，碱金属也可以在生产超极化气体之前添加至光泵泡100内。碱金属在常温下为固体，在高温下会转化为蒸汽。当需要生产超极化气体时，气体可以通过进气管120进入到主体110内。在激光发射装置200发射的激光210的照射下，并且在磁场产生装置500产生的磁场中，以及在高温的环境中，气体和碱金属蒸汽可以进行自旋交换光泵反应，最终使气体实现超极化。气体超极化后，可以通过出气管130排出，以备后续使用。
62.所述气体可以包括氙气、氦气或者氪气等稀有气体。在一个实施例中，所述气体可以包括混合气体。该混合气体可以包括5％-75％浓度的氙气(包括但不限于氙-129)，其余部分可以包括缓冲气体和平衡气体。缓冲气体可以包括氮气或者氢气等。平衡气体可以包括氦气或者氩气等。示例性地，气体的组分可以根据实际使用需求进行调节。例如，可以通过改变不同气体的浓度配比来改变气体的组分等。需要说明的是，混合气体中只有稀有气体是实质上超级化的，其他气体(例如缓冲气体和平衡气体)只是参与反应过程，但是本身不会被超极化。
63.示例性地，激光发射装置200可以选择窄带且高功率的激光发射装置。激光发射装置200发射的激光210的波长可以根据实际使用需求进行调节。该波长可以与光泵泡100中使用的碱金属相匹配。激光发射装置200发射的激光210可以经过圆偏振镜和扩束器，扩束后的激光210的大小可以与光泵泡100的入射面相匹配，以使激光210的效率最大化。因此，示例性地，超极化稀有气体生产设备也可以包括圆偏振镜和扩束器。通过在特定范围内调整激光发射装置200的冷水机的设定温度，可以影响实际激光的温度，从而导致激光中心波长的偏移。激光210的半高宽可以为0.3nm，输出功率可以为120w。特定波长的激光才能使碱金属的电子产生超极化现象。最优的激光中心波长通常在碱金属的d1线上下(碱金属铷的d1线通常为794.7nm)。但是对于不同压力、不同成分的气体会引起不同的压力展宽效应。
64.示例性地，超极化稀有气体生产设备还可以包括罩体(未示出)。罩体可以罩设激光210。可以理解，罩体可以罩设激光发射装置200和保温装置300。罩体可以采用铝、铝合金或者其他耐高温且不影响磁场均匀性的材料制成。由于激光210的强度较高，罩体可以防止激光210射出，从而可以使超极化稀有气体生产设备作为一级激光设备使用。因此，超极化稀有气体生产设备的安全性较高，不会对用户造成损害。
65.光泵泡100需要位于均匀的磁场中。碱金属在磁场下可以产生塞曼分级效应。光泵泡100所在的中心区域的磁场的均匀度均可以高于99％。如此，可以提高极化效率。该磁场强度通常可以设定为35高斯。在亥姆霍兹线圈的实施例中，由于亥姆霍兹线圈发热的限制，该磁场强度一般不超过100高斯。
66.在生产超极化气体的过程中，制热装置410和制冷装置420可以配合使用，以使主体110处于较为稳定且均匀的温度环境。该温度可以根据实际使用需求进行调节。通过控制主体110周围的温度，可以使提供足够的碱金属蒸汽参与到自旋交换光泵的反应中，并且保证温度的均匀和稳定。结合参见图10，以氙气为例，不同温度下的极化度存在较大差别。因此，通过控制温度，可以提高极化效率。
67.因此，采用本发明实施例提供的超极化稀有气体生产设备，通过制热装置410和制冷装置420配合使用，形成了冷热双循环的温控系统，从而可以控制保温装置300内的温度。在保温装置300的保温效果的作用下，可以使主体110处于较为稳定且均匀的温度环境，从
而减少碱金属蒸汽逃逸带来的极化信号损失。这样，气体的极化度较高，从而可以使超极化mri成像的图像质量较高。并且，根据气体的不同，制热装置410和制冷装置420还可以调整保温装置300内的温度。因此，超极化稀有气体生产设备的适用性较强，市场竞争力较大。
68.示例性地，制热装置410和制冷装置420分别可以通过管道或者其他部件将热量和冷量传递至保温装置300内。因此，制热装置410和制冷装置420可以距离该磁场较远。如此，可以避免制热装置410和制冷装置420对磁场造成干扰，影响磁场的均匀度。
69.示例性地，超极化稀有气体生产设备还可以包括温度检测器和控制器。温度检测器包括但不限于温度传感器、温度继电器或者热电偶等。温度检测器的数量可以任意，包括但不限于一个、两个或者更多。示例性地，温度检测器可以包括四个，四个温度检测器可以分别位于保温装置300内不同的位置处，以检测不同位置处的温度。温度检测器可以根据检测的结果生成对应的温度信号。
70.控制器可以采用计时器、比较器、寄存器、数字逻辑电路等电子元件搭建而成，或者采用单片机、微处理器、可编程逻辑控制器(plc)、数字信号处理器(dsp)、现场可编程门阵列(fpga)、可编程逻辑阵列(pla)、专用集成电路(asic)等处理器芯片及其外围电路实现。控制器可以分别电连接至制热装置410和制冷装置420。控制器可以响应于所述温度信号，控制制热装置410和/或制冷装置420，以使保温装置300内的温度达到预设温度。
71.示例性地，温度检测器可以将温度信号通过数据采集板等装置传输至计算机上。用户可通过计算机上的软件界面监控实时温度、制热装置410和制冷装置420的输出功率等参数。
72.示例性地，用户可以根据实际需要设置所需的预设温度。温度控制方法是基于自适应的偏差比例控制算法，制热装置410和制冷装置420的输出功率可以取决于实际温度与预设温度之间的温差。示例性地，光泵泡100上各点的温差可以小于10％，动态控温的波动可以小于0.5℃。
73.因此，通过设置温度检测器和控制器，可以实现实时检测保温装置300内的温度。并且，通过控制器可以控制制热装置410和制冷装置420的输出功率，从而实现控制光泵泡100上各点的温差和温度波动。这样，可以使实际温度更加符合预设温度，以提高极化效率。因此，该超极化稀有气体生产设备可以实现自动化控制，用户的使用体验较好。
74.示例性地，保温装置300可以包括沿通道310的轴向方向延伸的周壁320。周壁320可以包括底壁、顶壁和一对侧壁。周壁320上可以设置有第一开口321和第二开口322。示例性地，第一开口321和第二开口322可以设置在周壁320中的底壁上。进气通孔371和出气通孔372可以设置在周壁320中的一个侧壁上。第一开口321相比于第二开口322可以更靠近激光发射装置200。制冷装置420可以连接至第一开口321。制冷装置420可以通过第一开口321降低保温装置300内的温度。制热装置410可以连接至第二开口322。制热装置410可以通过第二开口322提高保温装置300内的温度。
75.在实际应用中，在高温的条件下(例如120-150℃)，靠近激光发射装置200的碱金属蒸汽容易吸收过多的激光，而远离激光发射装置200的碱金属蒸汽可能吸收不到或者只能吸收很少的激光。这样会导致碱金属蒸汽的极化度非常不均匀，降低了碱金属蒸汽的平均极化度，从而降低了气体的极化度。由于第一开口321更加靠近激光发射装置200，制冷装置420可以适度冷却靠近激光发射装置200的光泵泡100，以减轻过热现象导致的碱金属蒸
汽逃逸效应。并且，由于第二开口322更加靠近保温装置300的中部，制热装置410对保温装置300内的加热可以更加均匀。
76.示例性地，保温装置300内可以设置有挡板331。挡板331可以与第二开口322间隔开。在图中示出的实施例中，保温装置300内还可以设置有支撑板332。支撑板332可以连接在挡板331和周壁320之间，以使挡板331与第二开口322间隔开。这样，制热装置410可以通过该间隔开的空间将热量传输到保温装置300内。挡板331可以间隔在第二开口322和光泵泡100之间。通过设置挡板331，可以防止制热装置410传输的热量直接接触光泵泡100，从而导致光泵泡100局部过热。挡板331可以使热量分散，从而使制热装置410对保温装置300内的加热可以更加均匀。
77.示例性地，挡板332上可以设置有连接件340。主体110可以连接至连接件340。连接件340包括但不限于夹爪或者卡箍等任意合适的结构。如此，挡板331不仅可以用于使加热均匀，还可以作为支撑板，以设置连接件340。
78.示例性地，周壁320上还可以设置有第三开口323。示例性地，第三开口323可以设置在周壁320中的底壁上。第三开口323上可以封盖有盖体。第一开口321和第三开口323可以位于第二开口322的两侧。第三开口323可以作为备用开口，当需要使用时，可以打开盖体，以使第三开口323打开，从而可以作为与空气流通的出风口等。
79.需要注意的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改。示例性地，周壁320(例如周壁320的底壁)上还可以设置有第四开口和第五开口等。如此，保温装置300可以连接更多的制热装置410和/或制冷装置420，以通过多个制热装置410和/或制冷装置420控制保温装置300内的温度。这些变型和修改均落在本实发明所要求保护的范围以内。
80.示例性地，超极化稀有气体生产设备还可以包括进气阀610和出气阀660。进气阀610可以连接至进气管120。进气阀610可以用于控制进气管120的导通和截止。出气阀660可以连接至出气管130。出气阀660可以用于控制出气管130的导通和截止。进气阀610和出气阀660分别可以采用本领域已知的或者未来可能出现的各种类型的阀，包括但不限于球阀或者旋塞阀等。进气阀610和出气阀660可以相同或者不同。
81.在实际应用中，当需要生产超极化气体之前，进气阀610可以控制进气管120导通，以使气体进入到主体110内。当气体进入主体110内后，进气阀610可以控制进气管120截止，出气阀660可以控制出气管130截止。然后，可以开始生产超极化气体。
82.由于进气管120和出气管130无法被激光210照射，因此，该空间称之为暗空间。暗空间中存在有碱金属蒸汽，这部分碱金属蒸汽由于没有被激光210照射，因而仍处于常极化的状态。在整个光泵泡100和暗空间的气体交换过程中，常极化的碱金属蒸汽不断与超极化的气体碰撞，从而使气体去极化，降低了气体整体的极化度。结合参见图10，以氙气为例，存在暗空间的情况下，氙气的极化度会大大降低。
83.因此，通过设置进气阀610和出气阀660，可以分别使进气管120和出气管130截止，从而消除暗空间。因此，由于暗空间的消除，最终生产得到的气体极化度也得到了提升。并且，由于光泵泡100中的碱金属蒸汽非常活泼，极易与空气中的水分子和氧分子结合，因此进气阀610和出气阀660可以有效保护碱金属蒸汽免受外界气体污染。
84.示例性地，如图3和9所示，进气管120可以包括第一段121、第二段122和第三段
123。第一段121的一端可以连接至主体110。第一段121的另一端可以延伸至保温装置300之外，并连接至第二段122和第三段123。第二段122可以用于连接至气源810。进气阀610可以包括进气阀芯620和进气驱动件630。进气阀芯620可以在进气驱动件630的控制下，在进气管120内可移动，以控制气源810与主体110的导通和截止。
85.进气阀芯620可以采用特氟龙(teflon)等任意合适的材料制成。进气驱动件630包括但不限于马达、气缸或者把手等任意合适的进气驱动件。也就是说，进气驱动件630即可以包括手动驱动件，也可以包括自动驱动件，本领域技术人员可以根据实际使用需求进行选择。
86.出气管130可以包括第四段131、第五段132和第六段133。第四段131的一端可以连接至主体110。第四段131的另一端可以延伸至保温装置300之外，并连接至第五段132和第六段133。第五段132可以用于连接至接气端。出气阀660可以包括出气阀芯(未示出)和出气驱动件670。出气阀芯可以在出气驱动件670的控制下在出气管130内可移动，以控制主体110与接气端的导通和截止。
87.出气阀芯可以采用特氟龙等任意合适的材料制成。出气驱动件670包括但不限于马达、气缸或者把手等任意合适的进气驱动件。也就是说，出气驱动件670即可以包括手动驱动件，也可以包括自动驱动件，本领域技术人员可以根据实际使用需求进行选择。
88.如此设置，进气阀610和出气阀660的结构较为简洁，制造成本低廉。
89.示例性地，第一段121内可以设置有进气收缩部124。进气收缩部124的内径可以小于第一段121内其他的部位。进气阀芯620可以密封至进气收缩部124，从而实现控制气源810与主体110截止。进气收缩部124可以尽可能靠近主体110，以尽可能减少暗空间。第四段131内可以设置有出气收缩部134。出气收缩部134的内径可以小于第四段131内其他的部位。出气阀芯可以密封至出气收缩部134，从而实现控制主体110与接气端截止。出气收缩部134可以尽可能靠近主体110，以尽可能减少暗空间。
90.示例性地，进气管120可以为t形管。其中，第一段121和第三段123可以同轴连接。如此设置，进气管120的结构简洁，便于制造。并且，通过第一段121和第三段123同轴设置，进气阀芯620可以在进气管120内沿直线移动，因此移动更加便捷，进气阀610的结构更加简洁，便于制造。
91.示例性地，出气管130可以为t形管。其中，第四段131和第六段133可以同轴连接。如此设置，出气管130的结构简洁，便于制造。并且，通过第四段131和第六段133同轴设置，出气阀芯可以在出气管130内沿直线移动，因此移动更加便捷，出气阀660的结构更加简洁，便于制造。
92.在其他实施例中，进气管120和出气管130也可以呈y形或者其他任意合适的形状。
93.以进气驱动件630包括马达为例，马达的转动会影响磁场的均匀度。示例性地，进气驱动件630可以位于磁场之外。如此，可以避免进气驱动件630对磁场造成干扰，影响磁场的均匀度。示例性地，出气驱动件670可以位于磁场之外。如此，可以避免出气驱动件670对磁场造成干扰，影响磁场的均匀度。
94.示例性地，进气阀610和出气阀660可以电连接至控制器650。控制器650可以响应于用户的操作，从而控制进气阀610和出气阀660。因此，该超极化稀有气体生产设备可以实现自动化控制，用户的使用体验较好。
95.示例性地，进气阀芯620和进气驱动件630可以通过进气传动组件连接。进气传动组件可以包括第一进气联轴器641、进气连接杆643、第二进气联轴器642和进气凸形连接件644。第一进气联轴器641可以连接在进气驱动件630和进气连接杆643的一端之间。第二进气联轴器642可以连接在进气连接杆643的另一端和进气凸形连接件644之间。进气阀芯620可以固定在进气凸形连接件644上。
96.在实际应用中，进气驱动件630可以驱动进气连接杆643沿进气连接杆643的径向方向转动，从而可以带动进气阀芯620沿进气连接杆643的轴向方向移动，进而实现在进气管120内移动。具体地，进气驱动件630可以沿径向方向转动，从而可以依次带动第一进气联轴器641、进气连接杆643和第二进气联轴器642转动，第二进气联轴器642可以通过螺纹或者其他结构带动进气凸形连接件644和进气阀芯620沿轴向方向移动。如此设置，进气阀610的结构简洁，制造成本低廉。并且，通过设置进气连接杆643，可以使进气驱动件630位于任意合适的位置，例如位于磁场之外。因此，进气阀610的适用性较强。同时，通过设置第一进气联轴器641和第二进气联轴器642，不仅可以传递转动，还可以补偿不同的部件之间由于制造安装不精确、工作时的变形或热膨胀等原因所发生的偏移(包括轴向偏移、径向偏移、角偏移或综合偏移)，以及缓和冲击和吸振，从而确保进气阀芯620的移动平稳，进气阀610的性能稳定。示例性地，第二进气联轴器642内可以具有凹槽。进气凸形连接件644可以在该凹槽内移动，以起到良好的导向作用。
97.示例性地。出气阀芯和出气驱动件670可以通过出气传动组件连接。出气传动组件可以包括第一出气联轴器681、出气连接杆683、第二出气联轴器682和出气凸形连接件。第一出气联轴器681可以连接在出气驱动件670和出气连接杆683的一端之间。第二出气联轴器682可以连接在出气连接杆683的另一端和出气凸形连接件之间。出气阀芯可以固定在出气凸形连接件上。
98.在实际应用中，出气驱动件670可以驱动出气连接杆683沿出气连接杆683的径向方向转动，从而可以带动出气阀芯沿出气连接杆683的轴向方向移动，出而实现在出气管130内移动。具体地，出气驱动件670可以沿径向方向转动，从而可以依次带动第一出气联轴器681、出气连接杆683和第二出气联轴器682转动，第二出气联轴器682可以通过螺纹或者其他结构带动出气凸形连接件和出气阀芯沿轴向方向移动。如此设置，出气阀660的结构简洁，制造成本低廉。并且，通过设置出气连接杆683，可以使出气驱动件670位于任意合适的位置，例如位于磁场之外。因此，出气阀660的适用性较强。同时，通过设置第一出气联轴器681和第二出气联轴器682，不仅可以传递转动，还可以补偿不同的部件之间由于制造安装不精确、工作时的变形或热膨胀等原因所发生的偏移(包括轴向偏移、径向偏移、角偏移或综合偏移)，以及缓和冲击和吸振，从而确保出气阀芯的移动平稳，出气阀660的性能稳定。示例性地，第二出气联轴器682内可以具有凹槽。出气凸形连接件可以在该凹槽内移动，以起到良好的导向作用。
99.示例性地，进气阀芯620的移动方向可以与出气阀芯的移动方向平行。如此设置，超极化稀有气体生产设备便于设计和制造。并且，进气传动组件和出气传动组件即便较长，也不会造成互相干涉。
100.示例性地，进气传动组件和出气传动组件均可以采用铝、铝合金或者其他耐高温且不影响磁场均匀性的材料制成。
101.示例性地，超极化稀有气体生产设备还可以包括第一管路800。第一管路800的一端可以用于连接至气源810。第一管路800的另一端可以连接至进气管120。示例性地，第一管路800的另一端可以通过第一接头860连接至进气管120。第一管路800上设置有第一开关阀850。第一开关阀850可以控制第一管路800的导通和截止。第一开关阀850可以采用本领域已知的或者未来可能出现的各种类型的开关阀，包括但不限于球阀或者旋塞阀等。通过设置第一管路800，超极化稀有气体生产设备可以实现远距离连接气源810，因此适用性更强。
102.第一管路800、第一接头860以及第一管路800上的其他管路配件可以采用不锈钢(例如不锈钢316以上)等具有耐高压、高真空度、高密封性以及高使用寿命的材料制成，从而减少气体泄漏可能带来的风险。
103.示例性地，第一管路800上还可以设置有调压阀820。调压阀820可以采用本领域已知的或者未来可能出现的各种类型的调压阀，包括但不限于手动调压阀或者电动调压阀等。通过设置调压阀820，可以调节第一管路800中气体的压力。气体压力的变化会影响压力展宽，即碱金属蒸汽最优的光源接受频率，从而改变超级化的效率。并且，随着压力的增大，碱金属蒸汽的自旋破坏率增大，从而影响自旋交换的效率。因此，气体的最优压力需要跟据实际需求调节。另外，压力的大小也与气体的产量有关。
104.示例性地，第一管路800上还可以设置有压力检测器830。压力检测器830包括但不限于压力表和/或压力传感器等。如此设置，用户可以直观地了解第一管路800中气体的压力。
105.示例性地，超极化稀有气体生产设备还可以包括第二管路900。第二管路900的一端可以连接出气管130。示例性地，第二管路900的一端可以通过第二接头920连接至进气管120。第二管路900的另一端可以连接至接气端。第一管路800上设置有第二开关阀910。第二开关阀910可以控制第二管路900的导通和截止。第二开关阀910可以采用本领域已知的或者未来可能出现的各种类型的开关阀，包括但不限于球阀或者旋塞阀等。通过设置第二管路900，超极化稀有气体生产设备可以实现远距离连接接气端，因此适用性更强。
106.示例性地，为了减少超极化气体和第二管路900接触期间导致的去极化现象，第二管路900、第二接头920以及第二管路900上的其他管路配件可以采用玻璃、黄铜或者高分子材料制成。所述高分子材料包括但不限于可溶性聚四氟乙烯(pfa)或者特氟龙等。也就是说，第二管路900可以包括pfa管。pfa管对极化度的影响较小。
107.示例性地，光泵泡100的内侧壁可以设置有非极性硅烷化溶剂等非极性层。非极性层可以镀在光泵泡100的内侧壁上。光泵泡100的内侧壁上具有极性基团，其会使气体去极化，因此对极化度影响较大。非极性层可以防止光泵泡100的内侧壁上的极性基团和气体接触，确保极化的效率较高。
108.示例性地，光泵泡100的沿通道310的延伸方向的外侧壁上可以通过粘贴或者镀等任意合适的方式设置有第一透光层。第一透光层包括但不限于高透膜。如此，可以减少激光210的能量损失，提高极化效率。
109.示例性地，通道310的进光口311和出光口312上均可以通过粘合或者焊接等任意合适的方式设置有第二透光层。第二透光层包括但不限于高透玻璃。如此，可以减少激光210的能量损失，提高极化效率。
110.在图中示出的实施例中，保温装置300可以具有相对的一对端壁350。具体地，通道310的进光口311可以位于一对端壁350中朝向激光发射装置200的端壁上。通道310的出光口312可以位于一对端壁350中背向激光发射装置200的端壁上。朝向激光发射装置200的端壁350上可以设置有进光接头351和进光夹板352。进光口311可以设置在进光接头351上。进光口311上可以设置有进光透光层361。进光夹板352可以通过紧固件等连接方式连接至进光接头351，从而将进光透光层361夹持在进光夹板352和进光接头351之间。进光夹板352和进光接头351之间可以合围形成进光凹槽353。进光透光层361可以容纳在进光凹槽353内，以起到良好的固定作用。背向激光发射装置200的端壁350上可以设置有出光接头354和出光夹板355。出光口312可以设置在出光接头354上。出光口312上可以设置有出光透光层362。出光夹板355可以通过紧固件等连接方式连接至出光接头354，从而将出光透光层362夹持在出光夹板355和出光接头354之间。出光夹板355和出光接头354之间可以合围形成出光凹槽356。出光透光层362可以容纳在出光凹槽356内，以起到良好的固定作用。
111.示例性地，光泵泡100朝向进光口311的进光面111可以为平面。如此设置，可以减少激光210穿过光泵泡100时因激光反射导致的能量损失，提高极化效率。
112.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“横向”、“竖向”、“垂直”、“水平”和“顶”、“底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内”、“外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
113.为了便于描述，在这里可以使用区域相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述图中所示的一个或多个部件或特征与其他部件或特征的区域位置关系。应当理解的是，区域相对术语不但包含部件在图中所描述的方位，还包括使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的部件被整体倒置，则部件“在其他部件或特征上方”或“在其他部件或特征之上”的将包括部件“在其他部件或构造下方”或“在其他部件或构造之下”的情况。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。此外，这些部件或特征也可以其他不同角度来定位(例如旋转90度或其他角度)，本文意在包含所有这些情况。
114.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组合。
115.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
116.本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的
变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。