[发明专利]有效自旋极化

权利要求书

1.一种自旋系综的控制方法，包括：

将腔的腔模式和样本环境中的自旋系综的自旋状态进行耦合，其中所述样本环境包括静磁场，所述自旋系综定义包括多个角动量子空间的状态空间，所述角动量子空间由所述自旋系综的总角动量自旋算子定义；以及

生成所述腔和所述自旋系综之间的相互作用，其中所述相互作用比影响所述样本环境中的自旋系综的主导热极化过程更快地提高所述自旋系综的极化，

其中，通过所述自旋状态和所述腔模式之间的耦合独立地作用在所述自旋系综的所述多个角动量子空间中的各角动量子空间上来生成所述相互作用。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其中，还包括通过反复进行以下操作来提高所述自旋系综的极化：

通过所述自旋系综和所述腔之间的相互作用来作用在所述自旋系综的角动量子空间上；以及

对所述角动量子空间进行混合。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其中，通过偶极相互作用、横向弛豫过程即T₂弛豫过程和梯度场的施加中的至少一个来对所述角动量子空间进行混合。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其中，还包括：通过热耦合至所述腔的冷却系统的工作来控制所述腔的温度。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其中，所述腔和所述自旋系综之间的相互作用对所述自旋系综进行冷却。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其中，所述腔和所述自旋系综之间的相互作用对所述自旋系综进行加热。

7.根据权利要求1所述的控制方法，其中，生成所述相互作用的步骤包括：向所述自旋系综施加驱动场，其中所述驱动场用于将所述自旋系综的所述自旋状态与所述腔的所述腔模式进行耦合。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其中，将所述驱动场调谐至所述自旋系综的自旋共振频率ω_s，所述腔模式与腔共振频率ω_c相对应，并且所述腔共振频率ω_c相对于所述自旋共振频率ω_s失谐了δω＝ω_c-ω_s的量。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的控制方法，其中，所述主导热极化过程包括具有特征弛豫时间T₁的热弛豫，并且所述腔和所述自旋系综之间的相互作用以与所述腔的参数相关的且比所述特征弛豫时间T₁快的极化速率来提高所述自旋系综的极化。

10.一种磁共振系统，包括：

腔，定义与静磁场中的自旋系综的自旋状态进行耦合的腔模式，所述自旋系综定义包括多个角动量子空间的状态空间，所述角动量子空间由所述自旋系综的总角动量自旋算子定义；

共振器，用于生成所述腔和所述自旋系综之间的相互作用，其中所述相互作用比影响所述自旋系综的主导热极化过程更快地提高所述自旋系综的极化，其中所述自旋状态和所述腔模式之间的耦合独立地作用在所述自旋系综的所述多个角动量子空间中的各角动量子空间上以生成所述腔和所述自旋系综之间的相互作用；

主磁系统，用于生成所述静磁场；以及

样本，其包含所述自旋系综。

11.根据权利要求10所述的磁共振系统，其中，还包括腔和共振器系统，所述腔和共振器系统用于执行根据权利要求1至9中任一项所述的控制方法。

12.根据权利要求10所述的磁共振系统，其中，所述共振器和所述腔是不同的结构。

13.根据权利要求10所述的磁共振系统，其中，还包括具有所述共振器和所述腔的集成型多模共振器结构。