[发明专利]一种用于低磁场下仲氢诱导极化装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于低磁场下仲氢诱导极化装置，包括仲氢进气通道、保护气体进气通道和反应气体进气通道，仲氢进气通道、保护气体进气通道和反应气体进气通道的出气端均分别与第六直通阀一端和第七直通阀一端连接，第七直通阀另一端与反应器的进口端连接，反应器的出口端与第四单向阀的进端连接，反应器位于加热炉内，加热炉与加热炉控制器连接，第四单向阀的出端通过采样进气管与反应采样管连接，高斯计设置在反应器的出口端附近，高斯计与磁场强度显示仪连接。本发明还公开了一种用于低磁场下仲氢诱导极化方法。本发明结构简单，控制操作简便，实现高效的极化产生及稳定的极化核磁谱图信号采集。

技术领域

本发明涉及磁共振谱图技术领域，更具体涉及到一种用于低磁场下仲氢诱导极化装置，还涉及到一种用于低磁场下仲氢诱导极化方法。适用于以仲氢气体为极化源的低磁场环境下气-固反应体系的核磁共振极化。

背景技术

核磁共振技术(Nuclear Magnetic Resonance，NMR)能够对物质组分、分子结构以及相关动力学给出关键信息，是非常重要的研究方法与分析手段，目前在生物、化学、医学、物理等多个领域均有着广泛的应用。核磁信号强度与静磁场中核自旋能级布局数差成正比，而常规静磁场中核自旋能级布局数差比仅为10-5量级，因此核磁共振的本征灵敏度较低，这使得核磁信号采集非常困难，一定程度上制约了其更深入的应用。利用仲氢诱导极化技术(Para-hydrogen Induced Polarization),通过将核磁观测对象分子与仲氢分子相结合，使得其不同能级上粒子布局数差获得数量级的提高，即从原来的热平衡状态达到极化状态，信号能够有4-5个数量级的增强，从而大幅提高NMR信号的强度，解决灵敏度问题。

在仲氢诱导极化技术中，低场极化技术(Adiabatic Longitudinal TransportAfter Dissociation Engenders Net Alignment，ALTADENA)是主要的获得极化增强的方法之一。它是以仲氢分子作为极化源，在低磁场条件下将仲氢分子与非对称的反应物进行加成反应，在保留氢原子间自旋耦合的情况下打破原本的对称性，同时快速转移到高磁场环境下，触发核磁共振谱图原位采集而得到核磁信号的极化增强。过程中需保证仲氢分子与非对称的反应物的加成反应需在特定低磁场下进行，以及反应后迅速转移至高磁场环境下观测，因此需要低磁场下仲氢诱导极化装置。目前国内尚无相应装置设计以满足需要，国外尚无满足需求的商业设计，已有的低磁场下仲氢诱导极化装置设计稳定性较差，无法确定加成反应下低磁场强度大小，同时难以满足反应后观测物的快速转移，导致极化信号丢失，降低信号强度，同时仪器装置较为笨重，无法满足特定环境下的应用需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，是在于提供了一种用于低磁场下仲氢诱导极化装置，该装置能够实现低磁场条件下极化信号的产生；确定低磁场反应过程中磁场强度大小，用于拟合计算及谱图处理；实现快速样品转移，满足极化产生和核磁信号采集的连续性；装置结构简单，控制操作简便，易于维护。

本发明的另一个目的是在于提供了一种用于低磁场下仲氢诱导极化方法，该使用方法配合低磁场下仲氢诱导极化装置使用，能够实现气-固反应体系下低磁场条件下极化产生及采集。

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：

一种用于低磁场下仲氢诱导极化装置，包括仲氢进气通道，还包括保护气体进气通道和反应气体进气通道，

仲氢进气通道、保护气体进气通道和反应气体进气通道的出气端均分别与第六直通阀一端和第七直通阀一端连接，第七直通阀另一端与反应器的进口端连接，反应器的出口端与第四单向阀的进端连接，反应器位于加热炉内，加热炉与加热炉控制器连接，第四单向阀的出端与采样进气管一端连接，采样进气管另一端穿过反应采样管开口处的密封塞延伸至反应采样管的底部，采样出气管一端穿过反应采样管开口处的密封塞延伸至反应采样管的顶部，高斯计设置在反应器的出口端附近，高斯计与磁场强度显示仪连接。