[发明专利]一种激光预极化氙的累积输出装置

说明书

技术领域

本发明涉及核磁共振和磁共振成像技术领域，更具体涉及一种激光预极化氙的累积输出装置，适用于非热平衡核自旋极化度的激光预极化磁共振造影剂。

背景技术

激光预极化磁共振造影剂(例如氙-129)，在动物或者人体肺部和脑部功能可视或者临床早期疾病诊断，具有非常重要的、潜在应用前景。使用“流动方式”或者“间歇式”工作的激光预极化系统里，通常配备了一套将激光预极化氙进行固化累积和存储的装置。那么，激光预极化系统工作一段时间之后，产生了可以满足生物体结构和功能性研究的大容量固态激光预极化氙。这时，需要将其升华为气态，才能输入到包括人体肺部或者脑部的生物体里进行磁共振谱探测或者磁共振成像。

使用氙气体作为造影剂的生物体磁共振成像、特别是人体肺部或者脑部磁共振成像，要求产生具有大容量、高极化度的气态氙。其中重要的问题之一是：如何保持激光预极化氙的高度非热平衡核自旋极化度，为其的累积和输出过程提供一个合适的工作环境和条件呢？

现有一些方法与技术如下：

(a)通常，只需要使用一个与激光预极化氙配套的固态累积和存储装置。当从液氮里取出装有激光预极化氙的冷阱之后，让其自然升华为气态。这种固态升华的方法最简单，不需要任何其它的辅助装置。但是，这个升华过程依赖室温、需要一个相对长的时间，由于冷阱外没有外加磁场，会使得损失激光预极化氙的部分非热平衡核自旋极化度。

(b)利用一个手动升降台，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)，也是让固态氙在室温下逐渐升华，同样没有给冷阱提供一个外加磁场，产生的效果与(a)方法相同。

(c)一种改进的方法，利用一个手动升降台，将固态累积和存储装置里的液氮杜瓦降下、离开装有激光预极化氙的冷阱以及磁场单元。这样，冷阱离开了液氮，仍然保持在磁场单元里，外磁场可以降低激光预极化氙的极化度损失。但是，如同方法(a)和(b)一样，固态氙还是在室温下逐渐升华，需要一个相对长的时间，仍然存在激光预极化氙的部分非热平衡核自旋极化度损失问题。

显然，现有的方法和技术存在一些不足之处。为了解决上述问题，进一步使激光预极化氙系统具有更高的工作效率和性能，有必要针对性地发展一种即保持了激光预极化氙的高度非热平衡核自旋极化度、又包括有累积和输出的装置。

发明内容

针对现有的技术存在的一些不足，本发明的目的是在于提供了一种激光预极化氙的累积输出装置，结构简单、操作方便、累积输出一体化，在一个磁场环境里，交替变换液氮和恒温热水两种温度环境，利用其特性，与激光预极化氙系统联合使用，能够为磁共振成像系统提供作为造影剂的高极化度和高产率的激光预极化气态氙。

为了实现上述的目的，本发明采用如下技术措施:

其技术构思是：当来自激光预极化系统、包含有激光预极化气态氙在内的混合气体流入本发明装置后，设计在一个放置于磁场区域里的液氮温度玻璃容器中分离混合气体，除激光预极化气态氙冷冻成为固态氙之外，其它气体(例如用于淬灭激光泵浦过程中原子荧光的氮气、用于让原子蒸气线宽吻合激光线宽的压力增宽的氦气)因为不能被冷冻、依然为气态而流出本发明装置。混合气体的连续流入，使得重复上述过程，实现激光预极化氙的累积。当混合气体停止流入本发明装置后，通过电动控制使得恒温热水取代液氮而提供到放置于磁场区域里的玻璃容器上，迅速升华固态氙成为依然保持高度非热平衡核自旋极化的激光预极化气态氙，然后流出本发明装置到磁共振成像系统里，作为生物体研究(例如人体肺部或者脑部)的造影剂。