[发明专利]可填充式微型贵重气体偏极化产生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种微型贵重气体偏极化产生器，具体地说，是一种可填 充式微型贵重气体偏极化产生器。

背景技术

偏极化贵重气体(polarized noble gases)已广泛应用于物理实验、中子束 研究、材料科学以及疾病医疗领域，例如在核磁显影的相关应用上，贵重 气体偏极化的信号强度是传统氢1(¹H)偏极化信号的10,000倍以上，并可 让病人吸入，以对肺部空间进行成像，解决传统氢1核磁显影(¹H MRI)信 号噪声比(signal-to-noise ratio；SNR)偏低，且很难运用于肺部的诊断上的 问题，使得医疗及材料科学等的应用上出现了一个原来无法达到的崭新领 域。而在中子束相关研究方面，以往中子的偏极化大多仰赖超级明镜 (supermirror)的反射以达到其目的，但是这种方式不仅限制了中子束的能量 与动量，更限制了中子束的强度(intensity)，偏极化的氦3(³He)气体可以非 常有效地过滤中子，达到使中子偏极化的目的，且不会限制中子束的能量 与动量。

偏极化贵重气体大多使用光学激化核自旋交换法(spin-exchange  optical pumping；SEOP)制备，其在一均匀磁场下，加热碱金属属元素使其 蒸发为气态，再通过激光极化碱金属属元素的蒸气，最后以碰撞方式进行 自旋交换以达到贵重气体原子核偏极化的目的。以最多研究的氦3(³He)的 光学激化核自旋交换法为例，包括在均匀的磁场下，以795nm激光圆偏极 化光照射装填有铷(Rb)、³He和氮气的混合气体的基瓶，795nm激光圆偏 极化光激发Rb电子从基态(ground state)跳跃到第一激发态再自发回到基 态，由于圆偏极化激光仅能激发Rb电子的自旋状态从到的跃迁，因此最后Rb电子都被激化到的基态产生偏极化的Rb， 后经由碰撞动量转移的机制，使³He的原子核与偏极化Rb的电子自旋交 互作用，以转移偏极化Rb的自旋状态到³He上，而偏极化³He原子核， 在基瓶中产生偏极化的³He。