[發(fā)明專利]一種超低場核磁共振測量裝置與方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210093852.4 | 申請日： | 2022-01-26 |
| 公開（公告）號： | CN114487959A | 公開（公告）日： | 2022-05-13 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 周欣;譚政;孫獻平;趙修超 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國科學(xué)院精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院 |
| 主分類號： | G01R33/46 | 分類號： | G01R33/46;G01R33/30;G01R33/31;G01R33/3875;G01R33/42 |
| 代理公司： | 武漢宇晨專利事務(wù)所(普通合伙) 42001 | 代理人： | 李鵬 |
| 地址： | 430071 湖*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 超低場 核磁共振 測量 裝置 方法 | ||
1.一種超低場核磁共振測量裝置，包括氣體極化器(101)，其特征在于，氣體極化器(101)上設(shè)置有第一連接頭(1)、第八連接頭(29)、第七連接頭(28)和第六連接頭(26)，第一連接頭(1)、第一管道(7)、第二連接頭(9)、套管尾光泵室(5)的內(nèi)管依次連接；第八連接頭(29)、第二管道(8)、第三連接頭(12)、套管尾光泵室(5)的外管依次連接；光纖(2)的一端連接氣體極化器(101)，另一端連接到安裝在套管尾光泵室(5)內(nèi)管上的光纖耦合準(zhǔn)直器(13)；雙組三軸矢量磁場線圈(6)外部安裝有磁屏蔽盒(3)，內(nèi)部安裝有第一原子磁傳感模塊(10)和第二原子磁傳感模塊(11)，采樣套管(4)的測量室和套管尾光泵室(5)的光泵室分別位于第一原子磁傳感模塊(10)、第二原子磁傳感模塊(11)的上方；計算機控制/數(shù)據(jù)纜線(16)的一端連接氣體極化器(101)，另一端分別與電源/控制模塊(15)、雙路控制/數(shù)據(jù)模塊(17)連接，雙路控制/數(shù)據(jù)模塊(17)通過雙路控制/數(shù)據(jù)纜線(18)分別與第一原子磁傳感模塊(10)、第二原子磁傳感模塊(11)連接，電源/控制模塊(15)通過電源/控制纜線(14)與雙組三軸矢量磁場線圈(6)連接；第三管道(19)上安裝有第一真空閥(20)，并通過第四連接頭(21)與采樣套管(4)的外管相連接；第四管道(23)為四通管道，第四管道(23)包括四個分支管道，分別為第一分支管道、第二分支管道、第三分支管道、以及第四分支管道，第一分支管道通過第五連接頭(22)與采樣套管(4)的內(nèi)管連接，第二分支管道、第三分支管道、第四分支管道分別安裝有第二真空閥(24)、第三真空閥(25)和第四真空閥(27)，第三分支管道通過第六連接頭(26)與氣體極化器(101)連接，第四分支管道通過第七連接頭(28)與氣體極化器(101)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超低場核磁共振測量裝置，其特征在于，所述氣體極化器(101)包括光泵池模塊(201)、亥姆赫茲線圈(202)、激光器及光學(xué)模塊(203)、計算機(204)、真空模塊(205)、氣體輸出控制模塊(206)、空氣加熱及溫控模塊(207)、以及氣體純化及配氣模塊(208)，
亥姆赫茲線圈(202)設(shè)置在光泵池模塊(201)外部，激光器及光學(xué)模塊(203)產(chǎn)生的激光L入射光泵池模塊(201)，激光L還通過光纖(2)輸出，光泵池模塊(201)還與氣體純化及配氣模塊(208)連接，工作氣體QRP經(jīng)氣體純化及配氣模塊(208)純化后輸入到光泵池模塊(201)中，
空氣加熱及溫控模塊(207)用于控制光泵池模塊(201)中的溫度，還用于輸出熱空氣到第一連接頭(1)，并從第八連接頭(29)回收熱空氣，
氣體輸出控制模塊(206)與光泵池模塊(201)連接，氣體輸出控制模塊(206)用于輸出光泵池模塊(201)中的激光極化氣體QLP到第六連接頭(26)，
真空模塊(205)分別與光泵池模塊(201)和第七連接頭(28)連接，
計算機(204)分別與亥姆赫茲線圈(202)、激光器及光學(xué)模塊(203)、真空模塊(205)、氣體輸出控制模塊(206)、空氣加熱及溫控模塊(207)、氣體純化及配氣模塊(208)以及計算機控制/數(shù)據(jù)纜線(16)連接，
光泵池模塊(201)內(nèi)的堿金屬和套管尾光泵室(5)的光泵室內(nèi)的堿金屬相同。
3.一種超低場核磁共振測量方法，利用權(quán)利要求2所述的超低場核磁共振測量裝置，其特征在于，包括以下步驟：
步驟1、通過磁屏蔽盒(3)的被動磁屏蔽作用，以及氣體極化器(101)中計算機(204)經(jīng)電源/控制模塊(15)操作雙組三軸矢量磁場線圈(6)而進行的主動磁場補償，使得磁屏蔽盒(3)內(nèi)部中心位置的核磁共振測量區(qū)域形成超低場環(huán)境；
步驟2、關(guān)閉第一真空閥(20)、第二真空閥(24)和第三真空閥(25)，開啟第四真空閥(27)，由氣體極化器(101)中真空模塊(205)將第七連接頭(28)、第四管道(23)、第五連接頭(22)、采樣套管(4)和第四連接頭(21)抽至真空狀態(tài)，然后，關(guān)閉第四真空閥(27)；
步驟3、氣體極化器(101)的空氣加熱及溫控模塊(207)提供的熱空氣流動進入第一連接頭(1)，并依次流過第一管道(7)、第二連接頭(9)、套管尾光泵室(5)的內(nèi)管，對套管尾光泵室(5)進行加熱，熱空氣流動進入套管尾光泵室(5)的外管，依次流過第三連接頭(12)、第二管道(8)、第八連接頭(29)，流回到氣體極化器(101)中；
步驟4、來自于激光器及光學(xué)模塊(203)的激光L，通過光纖(2)、光纖耦合準(zhǔn)直器(13)后，照射套管尾光泵室(5)中的堿金屬原子蒸氣，接著，極化的堿金屬原子與氙氣和氮氣的混合氣體碰撞自旋交換而獲得激光極化氣體，氣體極化器(101)中計算機(204)經(jīng)由電源/控制模塊(15)為雙組三軸矢量磁場線圈(6)提供激發(fā)脈沖序列，并由第二原子磁傳感模塊(11)進行測量；
步驟5、開啟第三真空閥(25)，來自氣體極化器(101)的激光極化氣體QLP流動經(jīng)過第六連接頭(26)、第四管道(23)、第五連接頭(22)，進入采樣套管(4)的內(nèi)管，然后，關(guān)閉第三真空閥(25)，氣體極化器(101)中計算機(204)經(jīng)由電源/控制模塊(15)為雙組三軸矢量磁場線圈(6)提供激發(fā)脈沖序列，并由第一原子磁傳感模塊(10)對采樣套管(4)中的激光極化氣體QLP進行核磁共振測量；
步驟6、完成測量后，激光極化氣體QLP的核自旋恢復(fù)到熱平衡狀態(tài)，成為熱極化氣體，開啟第一真空閥(20)，則熱極化氣體從第三管道(19)流出；
步驟7、關(guān)閉第一真空閥(20)，重復(fù)步驟2；
步驟8、氣體極化器(101)中計算機(204)經(jīng)由雙路控制/數(shù)據(jù)模塊(17)獲得第一原子磁傳感模塊(10)和第二原子磁傳感模塊(11)測量的數(shù)據(jù)并進行比較、計算處理，獲得激光極化氣體QLP參數(shù)的測量結(jié)果。
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