[發明專利]一種快速氣動保護光抽運泡裝置

有效

• 申請號: 201310566494.5
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN103558782A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 周欣;李昭;阮偉偉;鐘儉平;孫獻平
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢物理與數學研究所
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04;G01N33/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 李鵬;王敏鋒

技術領域

本發明涉及原子分子物理裝置領域，具體涉及一種利用氧氣探測裝置和閥門控制裝置手段在氧氣含量超過系統閾值時快速保護反應容器的裝置，適用于超極化惰性氣體系統上，用來保護光抽運泡，使其免受系統原料氣體中超標的氧氣的污染。

背景技術

利用自旋交換光抽運原理的超極化惰性氣體技術是由美國普林斯頓大學Happer教授的實驗室逐步發展起來，其主要原理是在激光的作用下，堿金屬的最外層電子被激發到高能級態，此時，該堿金屬原子的最外層電子具有高極化度，然后堿金屬原子與系統中的惰性氣體原子在通過碰撞的方式進行自旋交換，把電子的極化度轉移到惰性氣體的原子核上，從而使得惰性氣體具有很高的極化度，自旋交換光抽運以用來制造超極化惰性氣體³He和¹²⁹Xe技術已經發展的比較成熟，國外幾個的研究組，如杜克大學的Driehuys.B[APP.Phys.Lett.69(1966),1668]和德國萊布尼茲研究所的Leif.[Phys.Rev.Lett.100(25):257603(2008)]研究組均已具備自己的超極化惰性氣體系統。

從實際情況來看：影響超極化惰性氣體系統工作性能和工作效率的一個因素是由于氧氣進入系統的核心部件光抽運泡中而造成的對光抽運泡中活潑堿金屬的氧化。目前，利用機械閥門的隔斷技術廣泛運用與各領域，用于對超出安全閾值的流體管道的切斷[中國專利200910058770.0]。在激光極化惰性氣體的技術領域中未發現利用流體的隔斷技術對光抽運泡有保護的裝置。本發明主要利用氧氣探測裝置，探測超極化惰性氣體系統的管道中原料氣體中氧氣含量超標時或者系統管道進入氧氣時，自動運用一系列的機械手段，切斷光抽運泡與系統氣體的連接，從而起到保護光抽運泡中的活潑堿金屬免受系統中所進入的氧氣的污染。

發明內容

本發明的目的就在于針對現有技術存在的上述問題，提供一種快速氣動保護光抽運泡裝置，當供給超極化惰性氣體系統中的原料氣體中氧氣的含量超過設定的標準，或者該裝置在使用的過程中，由于誤操作導致空氣中的氧氣進入時，氣動保護裝置可自動切斷超極化惰性氣體系統中原料氣體與光抽運泡的聯系，能夠有效地保護光抽運泡不受系統內進入氧氣的污染。

本發明的目的是這樣實現的：

所述一種快速氣動保護光抽運泡裝置屬于超極化惰性氣體系統，它是超極化惰性氣體系統的核心部件，用來檢測進入光抽運泡中的原料氣體并保護光抽運泡。

一種快速氣動保護光抽運泡裝置，它包括光抽運泡、氣動閥、電磁閥、微量氧分析儀，固態繼電器、負載端電源、高壓氣源。高壓氣源與電磁閥的一端相連，電磁閥的驅動端與負載端電源相連，并分別于固態繼電器負載端正負極相連，固態繼電器輸入端正負極分別與氧氣探測傳感器的正負極相連，高壓氣源提供的高壓氮氣經過管道流過電磁閥的進出口，并分別與氣動閥的第一氣控端和第二氣控端相連。氣動閥的第一氣口與光抽運泡的進氣口相連，氣動閥的第二氣口與光抽運泡的出氣相連，氣動閥的第一氣控端控制第一氣口的開關狀態、氣動閥的第二氣控端控制第二氣口的開關狀態。

平常狀態下，電磁閥處于關閉狀態，因此高壓氣體不能夠通過電磁閥而觸碰第一氣控端和第二氣控端，第一氣控端和第二氣控端處于低壓力狀態，當該兩個氣控端處于低壓狀態時，第一氣動閥和第二氣動閥的兩個氣口處于開通狀態，實驗氣體可以順利的從進氣口進入光抽運泡并與堿金屬發生反應之后從出氣口流出。當電磁閥開通之后，高壓氣體觸碰第一氣控端和第二氣控端，從而使得第一氣動閥和第二氣動閥的兩個氣口關閉。

所述的超極化惰性氣體可包括：超極化³He,超極化⁸⁷Kr,超極化¹³¹Xe和¹²⁹Xe等。

所述高壓氣源為氮氣，用氮氣而不用空氣做觸發氣體的目的是為了防止觸發開關里面的氧氣進入到出氣口里面與使得其中的超極化氣體退極化。

所述的光抽運泡兩端同時接入第一氣動閥和第二氣動閥，同時關閉，同時導通，這樣可以最大限度的保持光抽運泡中的壓力，同時避免雜質氣體進入光抽運泡。

所述光抽運泡材質為組分SiO₂-81%、B₂O₃-13%、Na₂O/K₂O-4%、Al₂O₃-2%的硼硅玻璃或者石英玻璃。光抽運泡的進氣口和出氣口與第一氣動閥和第二氣動閥通過PFA管道相連。