[发明专利]一种激光预极化固态氙的升华装置

说明书

技术领域

本发明涉及到核磁共振波谱和成像领域，更具体涉及一种激光预极化固态氙的升华装置，激光预极化氙在固态累积和存储之后、保持极化度基本无损地升华、成为能够输入到生物体内（例如动物或者人体肺部）适用的磁共振造影剂。

背景技术

激光预极化系统能够产生探测灵敏度增强～100，000倍的磁共振造影剂（例如，氙-129和氦-3等气体），具有重要的应用前景。但是，由于一些特殊环境使用，例如，人体肺部和脑部功能可视或者临床早期疾病诊断，对于激光预磁共振造影剂有更高极化度、以升计量的大容量等要求。因此，在一个流动工作方式的激光预极化系统里，通常包括一个对于激光预极化氙气体进行固态累积和存储的装置。那么，激光预极化系统工作一段时间、在放置液氮杜瓦的冷阱里产生了足够量的固态氙之后，需要将其升华为气态才能够输入到包括人体肺部或者脑部的生物体里进行磁共振探测或者成像。

因此，如何将激光预极化固态氙升华为极化度基本无损地气态？需要做的事情是：在这个升华过程中，为激光预极化氙提供一个合适的工作环境和条件。

现在已有的一些相关方法、技术，以及遇到的问题如下：

（a）直接从固态累积和存储装置的液氮里取出装有激光预极化氙的冷阱，让其自然升华成为气态。这个方法最简单，不需要任何其它的辅助装置。但是，在这个升华过程，冷阱处于室温，没有人为的温度控制，冷阱玻璃从液氮温度升温较慢，因此，激光预极化固态氙需要一段时间才能升华为气态；

（b）使用了热水能够加速升华过程，这是对方法（a）是一个改进。即：从固态累积和存储装置的液氮里取出装有激光预极化固态氙的冷阱，然后将其放入一个保温杯的热水里，作用是为了加速激光预极化氙从固态到气体的升华过程。减小了升华的时间，从而减小极化度的损失。存在问题是，激光预极化系统工作时间的长短，产生的激光预极化氙气体在容量上具有大小的差别，因此在固态累积和存储装置的冷阱里得到的固态氙量不一样，表现为其结晶厚度有差异。则每次使用的热水在容量上和温度上不易完全满足其升华的要求；

（c）利用一个升降台，将固态累积和存储装置里的磁场单元、液氮杜瓦降下、离开装有激光预极化固态氙的冷阱。这种方法类同于方法（a），也是让装有固态氙的冷阱相对较长时间地暴露在大气里、在室温下升华成为气态；

（d）在上面三种情况下，装有激光预极化固态氙的冷阱都是处于地磁场或者磁共振谱仪翼磁场下进行升华的，不同的升华位置的磁场环境（方向和强度）会造成激光预极化氙在不同程度上的极化度损失。从而，在核磁共振谱或者磁共振成像中，能够观测到氙信号的起伏、变化。

显然可见，现有的升华方法和技术仍然存在一些缺陷和不足之处。为了解决上述问题，进一步地使得激光预极化系统具有更高的工作效率和性能，减少升华过程中激光预极化氙的极化度损失，有必要、针对性地发展一种包括有外加恒定磁场和升华温度控制的激光预极化固态氙的升华装置。 

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述问题，提供一种激光预极化固态氙的升华装置。针对流动工作方式激光预极化氙的升华装置里存在的多种问题，提出一种包括冷阱外加有恒定磁场和升华温度自动控制的方法。其具体实施是将一个容器放置在恒定磁场里，容器内充入了水，并且能够对水进行预先设定温度、加热、以及自动温度控制；当装有激光预极化固态氙的冷阱放入本发明装置的容器中之后，在热水里能够迅速升华为气体，同时极大地保存了激光产生的非热平衡核自旋极化度。本发明简单、方便，并具有针对性、实用性强的特点，能够满足基本无损地保存极化度、升华激光预极化固态氙到气态的需要。这对于激光预极化系统产生能够满足人体肺部和脑部磁共振成像的高极化度、大容量氙是重要的一步。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术措施:

一种激光预极化固态氙的升华装置。使用了一个外加磁场，由于其具有恒定的磁场强度、一个固定的磁场方向，为升华提供了一个稳定的磁场环境；使用了一个装有水的容器，具有预先设定工作温度、加热和恒温的功能，提供了一个能够按照激光预极化固态氙数量要求而设定的恒定温度环境。因此，极大地减少了工作环境对于升华激光预极化固态氙的影响，从而有效地提高了激光预极化系统生产非热平衡核自旋极化氙的效率。