一種雷射預極化氙的累積輸出裝置

《一種雷射預極化氙的累積輸出裝置》是中國科學院武漢物理與數學研究所於2014年5月12日申請的專利，該專利的公布號為CN103977752A，公布日為2014年8月13日，發明人是周欣、孫獻平、趙修超、劉買利、葉朝輝。該發明涉及核磁共振和磁共振成像技術領域。

《一種雷射預極化氙的累積輸出裝置》所述裝置真空閥門依次連線L形玻璃管、玻璃容器、真空套管、玻璃管；鋁框架上端分別與容器座、永久磁鐵連線；真空套管和玻璃管依次穿過容器座、鋁框架和永久磁鐵上端開孔，電動控制器依次連線電纜線、鋁框架上的升降台座；升降台軌道依次連線升降台的移動台、平移台軌道、平移台的移動台、升降台定位滑軌、升降台定位滑軌座、鋁框架；平移台的移動台上依次連線可調溫玻璃瓶座和液氮杜瓦瓶座，鋁框架依次連線容器座、永久磁鐵、電動控制器、升降台座和升降台定位滑軌座。結構簡單、操作方便、累積輸出一體化，能夠為磁共振成像系統提供作為造影劑的高極化度和高產率的雷射預極化氣態氙。

2017年12月11日，《一種雷射預極化氙的累積輸出裝置》獲得第十九屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《一種雷射預極化氙的累積輸出裝置》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：一種雷射預極化氙的累積輸出裝置
• 申請人：中國科學院武漢物理與數學研究所
• 申請日：2014年5月12日
• 申請號：2014101977095
• 公布日：2014年8月13日
• 公布號：CN103977752A
• 發明人：周欣、孫獻平、趙修超、劉買利、葉朝輝
• 地址：湖北省武漢市武昌小洪山西區30號
• 分類號：B01J19/12(2006.01)I、A61K49/06(2006.01)I
• 代理機構：武漢宇晨專利事務所
• 代理人：王敏鋒
• 類別：發明專利

專利背景

雷射預極化磁共振造影劑（例如氙-129），在動物或者人體肺部和腦部功能可視或者臨床早期疾病診斷，具有非常重要的、潛在套用前景。使用“流動方式”或者“間歇式”工作的雷射預極化系統里，通常配備了一套將雷射預極化氙進行固化累積和存儲的裝置。那么，雷射預極化系統工作一段時間之後，產生了可以滿足生物體結構和功能性研究的大容量固態雷射預極化氙。這時，需要將其升華為氣態，才能輸入到包括人體肺部或者腦部的生物體裡進行磁共振譜探測或者磁共振成像。

使用氙氣體作為造影劑的生物體磁共振成像、特別是人體肺部或者腦部磁共振成像，要求產生具有大容量、高極化度的氣態氙。其中重要的問題之一是：如何保持雷射預極化氙的高度非熱平衡核自旋極化度，為其的累積和輸出過程提供一個合適的工作環境和條件呢？

2014年5月之前的一些方法與技術如下：

（a）通常，只需要使用一個與雷射預極化氙配套的固態累積和存儲裝置。當從液氮里取出裝有雷射預極化氙的冷阱之後，讓其自然升華為氣態。這種固態升華的方法最簡單，不需要任何其它的輔助裝置。但是，這個升華過程依賴室溫、需要一個相對長的時間，由於冷阱外沒有外加磁場，會使得損失雷射預極化氙的部分非熱平衡核自旋極化度。

（b）利用一個手動升降台，將固態累積和存儲裝置里的磁場單元、液氮杜瓦降下、離開裝有雷射預極化固態氙的冷阱。這種方法類同於方法（a），也是讓固態氙在室溫下逐漸升華，同樣沒有給冷阱提供一個外加磁場，產生的效果與（a）方法相同。

（c）一種改進的方法，利用一個手動升降台，將固態累積和存儲裝置里的液氮杜瓦降下、離開裝有雷射預極化氙的冷阱以及磁場單元。這樣，冷阱離開了液氮，仍然保持在磁場單元里，外磁場可以降低雷射預極化氙的極化度損失。但是，如同方法（a）和（b）一樣，固態氙還是在室溫下逐漸升華，需要一個相對長的時間，仍然存在雷射預極化氙的部分非熱平衡核自旋極化度損失問題。

顯然，2014年5月之前的方法和技術存在一些不足之處。為了解決上述問題，進一步使雷射預極化氙系統具有更高的工作效率和性能，有必要針對性地發展一種即保持了雷射預極化氙的高度非熱平衡核自旋極化度、又包括有累積和輸出的裝置。

發明內容

專利目的

針對2014年5月之前的技術存在的一些不足，該發明的目的是在於提供了一種雷射預極化氙的累積輸出裝置，結構簡單、操作方便、累積輸出一體化，在一個磁場環境裡，交替變換液氮和恆溫熱水兩種溫度環境，利用其特性，與雷射預極化氙系統聯合使用，能夠為磁共振成像系統提供作為造影劑的高極化度和高產率的雷射預極化氣態氙。

技術方案

《一種雷射預極化氙的累積輸出裝置》其技術構思是：當來自雷射預極化系統、包含有雷射預極化氣態氙在內的混合氣體流入該發明裝置後，設計在一個放置於磁場區域裡的液氮溫度玻璃容器中分離混合氣體，除雷射預極化氣態氙冷凍成為固態氙之外，其它氣體（例如用於淬滅雷射泵浦過程中原子螢光的氮氣、用於讓原子蒸氣線寬吻合雷射線寬的壓力增寬的氦氣）因為不能被冷凍、依然為氣態而流出該發明裝置。混合氣體的連續流入，使得重複上述過程，實現雷射預極化氙的累積。當混合氣體停止流入該發明裝置後，通過電動控制使得恆溫熱水取代液氮而提供到放置於磁場區域裡的玻璃容器上，迅速升華固態氙成為依然保持高度非熱平衡核自旋極化的雷射預極化氣態氙，然後流出該發明裝置到磁共振成像系統里，作為生物體研究（例如人體肺部或者腦部）的造影劑。

一種雷射預極化氙的累積輸出裝置，它包括兩個真空閥門、L形玻璃管、玻璃管、容器座、鋁框架、電動控制器、電纜線、升降台軌道、升降台的移動台、玻璃容器、真空套管、永久磁鐵、升降台定位滑軌、液氮杜瓦瓶、可調溫玻璃瓶、升降台座、可調溫玻璃瓶座、平移台的移動台、液氮杜瓦瓶座、平移台軌道、升降台定位滑軌座。其特徵在於：將第一真空閥門依次連線L形玻璃管、玻璃容器、真空套管、玻璃管、第二真空閥門；鋁框架上端分別與容器座、永久磁鐵連線；然後，讓包含有真空套管的玻璃容器依次穿過容器座的中孔、鋁框架而使得玻璃容器的下部進入到永久磁鐵的中心位置；電動控制器依次連線電纜線和安裝在鋁框架上的升降台座；升降台軌道依次連線升降台的移動台、平移台軌道、平移台的移動台、升降台定位滑軌、升降台定位滑軌座、鋁框架；電動控制器通過電纜線控制升降台的移動台在升降台軌道上下位置移動，以及平移台的移動台在平移台軌道左右位置移動；平移台的移動台上依次連線可調溫玻璃瓶座和液氮杜瓦瓶座；在該發明實施時，可調溫玻璃瓶座和液氮杜瓦瓶座上面分別放置了可調溫玻璃瓶、液氮杜瓦瓶，並且在可調溫玻璃瓶和液氮杜瓦瓶里分別裝有水、液氮；鋁框架作為一個安裝架，鋁框架依次連線容器座、永久磁鐵、電動控制器、升降台座和升降台定位滑軌座。

一種雷射預極化氙累積輸出裝置，其特徵在於：在玻璃容器里裝有一個真空套管，利用套管夾層中的真空防止了流經的氣態氙被液氮溫度冷凍在其內壁上而阻擋了雷射預極化氣態氙的連續流入。一種雷射預極化氙累積輸出裝置。其特徵在於：真空套管和玻璃容器放置在容器座里，玻璃容器下部位於永久磁鐵的中心，那裡是永久磁鐵產生的磁場區域。一種雷射預極化氙累積輸出裝置，其特徵在於：電纜線將電動控制器、升降台座相連，該裝置在工作時，電動控制器通過電纜線分別控制升降台的移動台在升降台軌道上進行上下移動和平移台的移動台在平移台軌道上左右移動，由此控制液氮杜瓦瓶、可調溫玻璃瓶進入或者移出永久磁鐵、並且將玻璃容器套入在內。液氮杜瓦瓶里的液氮、可調溫玻璃瓶里的恆溫熱水在永久磁鐵產生的磁場區域裡分別為雷射預極化氙提供冷凍成為固態或者升華成為氣態的溫度環境。

該發明採用如下技術方案與措施:

（1）將一個電動升降台和一個電動平移台組合使用，能夠控制裝有液氮的液氮杜瓦瓶或者裝有恆溫熱水的可調電熱瓶按需分時套入位於永久磁鐵的磁場區域裡的玻璃容器；

（2）使用一組永久磁鐵既為雷射預極化氙固化和累積提供磁場環境，也為其升華提供磁場環境（磁場方向和磁場強度）；

（3）使用液氮為雷射預極化氙冷凍固化和累積、以及分離混合氣體中的其它氣體提供溫度環境；

（4）使用恆溫熱水為雷射預極化固態氙的升華提供溫度環境。

該裝置的工作流程為：先將第一真空閥門按照標準的玻璃加工方式依次熔接L形玻璃管、真空套管、玻璃容器、玻璃管、第二真空閥門；再將容器座、永久磁鐵分別安裝到鋁框架上，讓容器座中孔、鋁框架上端開孔和永久磁鐵上端開孔三者對齊；然後，讓包含有真空套管的玻璃容器依次穿過容器座的中孔、鋁框架上端開孔、永久磁鐵上端開孔而定位，同時調整玻璃容器的下部位於永久磁鐵的中心位置；電動控制器依次連線電纜線和安裝在鋁框架上的升降台座；升降台軌道依次連線升降台的移動台、平移台軌道、平移台的移動台、升降台定位滑軌、升降台定位滑軌座、鋁框架；電動控制器通過電纜線控制升降台的移動台在升降台軌道上下位置移動，以及平移台的移動台在平移台軌道左右位置移動；平移台的移動台上依次連線可調溫玻璃瓶座和液氮杜瓦瓶座；當該發明工作時，可調溫玻璃瓶座和液氮杜瓦瓶座上面分別放置了可調溫玻璃瓶、液氮杜瓦瓶，並且在可調溫玻璃瓶和液氮杜瓦瓶里分別裝有水、液氮；鋁框架作為一個安裝架，依次了連線容器座、永久磁鐵、電動控制器、升降台座和升降台定位滑軌座。

然後，將一種雷射預極化氙累積輸出裝置接入到雷射預極化系統里，開啟入口端真空閥門和出口端真空閥門，控制升降台的移動台位於升降台軌道上端，控制平移台的移動台位於平移台軌道左端，裝有液氮的液氮杜瓦瓶位於永久磁鐵中心，使得玻璃容器進入到液氮杜瓦瓶內，由於液氮杜瓦瓶的液氮浸泡使得玻璃容器處於液氮的溫度。當雷射預極化系統連續工作時，雷射預極化氣態氙不斷地流入該發明裝置，經入口端真空閥門流入玻璃容器後立刻成為了雷射預極化固態氙、並隨時間的增加而積累。當雷射預極化系統停止工作時，關閉入口端真空閥門，出口端真空閥門保持開啟。最後，控制讓液氮杜瓦瓶離開玻璃容器，移動可調溫玻璃瓶位於永久磁鐵的中心，使得可調溫玻璃瓶里的恆溫熱水浸泡玻璃容器，立刻使得玻璃容器內的雷射預極化固態氙升華成為氣態氙，並且從該發明裝置出口端真空閥門流出。這時，雷射預極化氣態氙依然保持著由雷射泵浦和自旋交換產生的非熱平衡核自旋極化度。

改善效果

《一種雷射預極化氙的累積輸出裝置》與2014年5月之前的技術相比，具有以下優點和效果：結構簡單、操作方便、累積輸出一體化的特點。該發明提供的雷射預極化氙裝置，對於人體的肺部和腦部磁共振成像，具有非常重要的套用前景。其也可以滿足例如多孔材料、表面等其它需要使用雷射預極化氣態氙的進行磁共振和成像研究的要求。具體體現以下幾點：

（1）該發明裝置結構簡單，一體化設計，包括了雷射預極化氙的累積和輸出功能；

（2）該發明通過簡單的電動控制能夠使得液氮或者恆溫熱水交替移動用於浸泡玻璃容器，為固化或者升華雷射預極化氙提供要求的溫度環境；

（3）該發明僅僅使用了一組永久磁鐵，同時為固化或者升華雷射預極化氙提供了要求的磁場環境（磁場方向與磁場強度）；

（4）該發明裝置與雷射預極化氙系統聯合工作時，能夠提供生物體磁共振成像要求的高極化度和高產率的雷射預極化氣態氙；

附圖說明

圖1為一種雷射預極化氙累積輸出裝置示意圖。

其中：1-第一真空閥門、2-L形玻璃管、3-玻璃管、4-第二真空閥門、5-容器座、6-鋁框架、7-電動控制器、8-電纜線、9-升降台軌道、10-升降台的移動台、11-玻璃容器、12-真空套管、13-永久磁鐵、14-升降台定位滑軌、15-液氮杜瓦瓶、16-可調溫玻璃瓶、17-升降台座、18-可調溫玻璃瓶座、19-平移台的移動台、20-液氮杜瓦瓶座、21-平移台軌道、22-升降台定位滑軌座。

圖2—圖5為一種雷射預極化氙累積輸出裝置實施示意圖。

圖中：7-電動控制器從下到上分別表示電源開關、電動控制10-升降台的移動台上下位置移動、電動控制19-平移台的移動台左右位置移動、LP-雷射預極化氙系統、M-磁共振成像系統；實心圓圈-電源關、空心圓圈-電源開、實心箭頭-未操作、空心箭頭-電動控制移動的方向。

圖2實施為電源開，電動控制10-升降台的移動台位於9-升降台軌道下端，電動控制19-平移台的移動台位於21-平移台軌道左端，放入了15-液氮杜瓦瓶和16-可調溫玻璃瓶。

圖3實施為電源開，電動控制10-升降台的移動台位於9-升降台軌道上端，電動控制19-平移台的移動台位於21-平移台軌道左端，15-液氮杜瓦瓶位於13-永久磁鐵中心，使得11-玻璃容器進入到15-液氮杜瓦瓶內。16-可調溫度玻璃瓶位於13-永久磁鐵外的左端。

圖4實施為電源開，電動控制10-升降台的移動台位於9-升降台軌道下端，電動控制19-平移台的移動台位於21-平移台軌道右端。這裡所示的為一個過渡工作狀態，實施過程通常是由圖3經過圖4轉到圖5工作狀態。

圖5實施為電源開，電動控制10-升降台的移動台位於9-升降台軌道上端，電動控制19-平移台的移動台位於21-平移台軌道右端，16-可調溫玻璃瓶位於13-永久磁鐵中心，使得11-玻璃容器進入到16-可調溫玻璃瓶內。15-液氮杜瓦瓶位於13-永久磁鐵外的右端。

權利要求

1.《一種雷射預極化氙的累積輸出裝置》包括第一真空閥門（1）、L形玻璃管（2）、容器座（5）、電動控制器（7）、升降台軌道（9）、升降台的移動台（10）、升降台定位滑軌（14）、可調溫玻璃瓶（16）、平移台的移動台（19）、平移台軌道（21），其特徵在於：第一真空閥門（1）依次連線L形玻璃管（2）、玻璃容器（11）、真空套管（12）、玻璃管（3）、第二真空閥門（4）；鋁框架（6）上端分別與容器座（5）、永久磁鐵（13）連線；真空套管（12）和玻璃容器（11）依次穿過容器座（5）的中孔、鋁框架（6）上端開孔和永久磁鐵（13）上端開孔，電動控制器（7）依次連線電纜線（8）和安裝在鋁框架（6）上的升降台座（17）；升降台軌道（9）依次連線升降台的移動台（10）、平移台軌道（21）、平移台的移動台（19）、升降台定位滑軌（14）、升降台定位滑軌座（22）、鋁框架（6）；平移台的移動台（19）上依次連線可調溫玻璃瓶座（18）和液氮杜瓦瓶座（20）；可調溫玻璃瓶座（18）和液氮杜瓦瓶座（20）上面分別放置了可調溫玻璃瓶（16）、液氮杜瓦瓶（15），鋁框架（6）依次連線容器座（5）、永久磁鐵（13）、電動控制器（7）、升降台座（17）和升降台定位滑軌座（22）。

2.根據權利要求1所述的一種雷射預極化氙的累積輸出裝置，其特徵在於：所述的玻璃容器（11）里裝有一個真空套管（12）。

3.根據權利要求1所述的一種雷射預極化氙的累積輸出裝置，其特徵在於：所述的玻璃容器（11）和真空套管（12）放置在容器座（5）里，玻璃容器（11）下部位於永久磁鐵（13）的中心。

4.根據權利要求1所述的一種雷射預極化氙的累積輸出裝置，其特徵在於：電纜線（8）將電動控制器（7）、升降台座（17）相連。

實施方式

實施例1

《一種雷射預極化氙的累積輸出裝置》各部件的材料、形狀、結構和連線關係是：一種雷射預極化氙累積輸出裝置，由第一真空閥門1、L形玻璃管2、玻璃管3、第二真空閥門4、容器座5、鋁框架6、電動控制器7、電纜線8、升降台軌道9、升降台的移動台10、玻璃容器11、真空套管12、永久磁鐵13、升降台定位滑軌14、液氮杜瓦瓶15、可調溫玻璃瓶16、升降台座17、可調溫玻璃瓶座18、平移台的移動台19、液氮杜瓦瓶座20、平移台軌道21、升降台定位滑軌座22組成。

除了鋁框架6外，其它組件都安裝在鋁框架6上。其特徵在於：將第一真空閥門1依次連線L形玻璃管2、玻璃容器11、真空套管12、玻璃管3、第二真空閥門4；鋁框架6上端分別與容器座5、永久磁鐵13連線；然後，讓包含有真空套管12的玻璃容器11依次穿過容器座5的中孔、鋁框架6上端開孔和永久磁鐵13上端開孔，使得玻璃容器11的下部進入到永久磁鐵13的中心位置，那裡是永久磁鐵13產生的磁場區域；電動控制器7依次連線電纜線8和安裝在鋁框架6上的升降台座17；升降台軌道9依次連線升降台的移動台10、平移台軌道21、平移台的移動台19、升降台定位滑軌14、升降台定位滑軌座22、鋁框架6；電動控制器7通過電纜線8控制升降台的移動台10在升降台軌道9上下位置移動，以及平移台的移動台19在平移台軌道21左右位置移動；平移台的移動台19上依次連線可調溫玻璃瓶座18和液氮杜瓦瓶座20；在該發明實施時，可調溫玻璃瓶座18和液氮杜瓦瓶座20上面分別放置了可調溫玻璃瓶16、液氮杜瓦瓶15，並且在可調溫玻璃瓶16和液氮杜瓦瓶15里分別裝有水、液氮；鋁框架6作為一個安裝架，鋁框架6依次連線容器座5、永久磁鐵13、電動控制器7、升降台座17和升降台定位滑軌座22。

一種雷射預極化氙累積輸出裝置。其特徵在於：在玻璃容器11里裝有一個真空套管12，利用真空套管12夾層中的真空防止了流經的氣態氙被液氮溫度冷凍在其內壁上而阻擋了雷射預極化氣態氙的連續流入累積。一種雷射預極化氙累積輸出裝置，其特徵在於：真空套管12和玻璃容器11放置在容器座5里，玻璃容器11下部位於永久磁鐵13的中心，那裡是永久磁鐵13產生的磁場區域。一種雷射預極化氙累積輸出裝置，其特徵在於：電纜線8將電動控制器7、升降台座17相連，該裝置在工作時，電動控制器7通過電纜線8分別控制升降台的移動台10在升降台軌道9上進行上下移動和平移台的移動台19在平移台軌道21上左右移動，由此控制液氮杜瓦瓶20、可調溫玻璃瓶16進入或者移出永久磁鐵13、並且將玻璃容器11套入在內。液氮杜瓦瓶15里的液氮、可調溫玻璃瓶16里的恆溫熱水在永久磁鐵13產生的磁場區域裡分別為雷射預極化氙提供冷凍成為固態或者升華成為氣態的溫度環境。

其各部件的詳細描述如下：第一真空閥門1是雷射預極化氣態氙流入該發明裝置的入口端閥門，其為超高真空玻璃閥門，型號為Kimble/kontesHI-VAC826651。其開啟時，使得雷射預極化氣態氙能夠進入該發明裝置、並且經過L型玻璃管2、真空套管12、流入玻璃容器11里被液氮冷凍為固態；其關閉時，則防止了升華的氣態氙回流。L形玻璃管2的材質為PYREX玻璃，用作雷射預極化氣態氙的進入通道。玻璃管3使用了與L形玻璃管2相同材質，其作用是雷射預極化氣態氙的輸出通道。

第二真空閥門4是雷射預極化氣態氙流出該發明裝置的出口端閥門，使用了與第一真空閥門1相同材質和型號，其通常開啟，控制混合氣體中分離的其它氣體流入大氣、以及雷射預極化氣態氙的輸出。容器座5使用的是聚四氟乙烯塑膠材質，中間設計有一個能夠吻合玻璃容器11外直徑的孔，其作用是定位放置玻璃容器11，使得玻璃容器11的下部位於永久磁鐵13的中心、並且在開關第一真空閥門1和第二真空閥門4時保持平穩。鋁框架6是該發明裝置的安裝架，頂部中心設計了一個與容器座5中間孔相同直徑的孔，用於讓玻璃容器11通過而放入永久磁鐵13的中心位置，除了鋁框架6本身以外的所有組件都安裝在鋁框架6上，構成一體化裝置；

電動控制器7（型號為DK-ZX-2D）的作用從下到上依次為開或者關電源、電動控制升降台的移動台10和平移台的移動台19。電纜線8是將電動控制器7控制電信號經過升降台座17提供到電動控制升降台的移動台10和平移台的移動台19。升降台軌道9是升降台（型號PSA-11-Z）的組件部分，與升降台的移動台10配合使用，使其能夠上下移動。升降台的移動台10是升降台（型號PSA-11-Z）的組件部分，與平移台軌道21連線，其由電動控制器7通過電纜線8控制並帶動平移台軌道21一起上下移動。

玻璃容器11材質也是PYREX玻璃，其用於累積雷射預極化氙。真空套管12材質與玻璃容器11的相同，其作用是雷射預極化氣態氙進入玻璃容器11的通道，為了防止流經的雷射預極化氣態氙被液氮冷凍在套管中心壁上而不能連續流入累積的問題出現，真空套管12的兩個管層間抽了5×10Pa的高真空用於減少液氮溫度對流入雷射預極化氣態氙的影響。

永久磁鐵13的型號為YC100，磁極間隔範圍為70—120毫米，其作用是提供一個確定磁場強度和方向，磁場強度範圍為0.2—0.5T，使得雷射預極化氙固態累積或者形成氣態的過程中可以基本無損地保存其高度非熱平衡核自旋極化度，永久磁鐵13的頂端開有一個與鋁框架6頂端中心相同尺寸的孔，用於放入玻璃容器11。升降台定位滑軌14作用是使得電動控制升降台的移動台10在上升或者下降過程中保持平穩。液氮杜瓦瓶15使用定製的雙層中間鍍銀並抽成真空的玻璃瓶，外直徑為65—115毫米，能夠放入永久磁鐵13里，其工作時裝有溫度為77K的液氮，用於將雷射預極化氙冷凍成為固態。

可調溫玻璃瓶16的材質與玻璃容器11使用的相同，外有加熱器件和保溫層，外直徑與液氮杜瓦瓶15相同為65—115毫米，工作時水溫的可調溫範圍：室溫以上至373K，提供恆定溫度的熱水去升華雷射預極化固態氙。升降台座17是升降台（型號PSA-11-Z）的組件部分，安裝在鋁框架6上，用於固定升降台軌道9。可調溫玻璃瓶座18，使用鋁合金材質製作，安裝在平移台的移動台19上，提供放置可調溫玻璃瓶16的位置。平移台的移動台19是平移台（型號PSA-11-X）的組件部分，與平移台軌道21連線，由電動控制器7通過電纜線8控制左右移動。

液氮杜瓦瓶座20使用鋁合金材質製作，安裝在平移台的移動台19上，提供放置液氮杜瓦瓶15的位置。平移台軌道21，是平移台（型號PSA-11-X）的組件部分，與平移台19聯合使用，使得平移台19穩定的左右移動。升降台定位滑軌座22，用於固定升降台定位滑軌14，其被安裝在鋁框架6上。

在實施該發明雷射預極化氙累積輸出裝置時（圖2—圖5），電動控制器7通過電纜線8分別控制升降台的移動台10上下移動和平移台的移動台19左右移動，由此液氮杜瓦瓶15或者可調溫玻璃瓶16進入永久磁鐵13、並且套在玻璃容器11外。液氮杜瓦瓶15里的液氮、可調溫玻璃瓶16里的恆溫熱水分別為雷射預極化氙提供冷凍成為固態或者升華成為氣態的環境。

根據圖2可知，實施為電源開，電動控制升降台的移動台10位於升降台軌道9下端，電動控制平移台的移動台19位於平移台軌道21左端，放入了液氮杜瓦瓶15和可調溫玻璃瓶16。

根據圖3可知，實施為電源開，電動控制升降台的移動台10位於升降台軌道9上端，電動控制平移台的移動台19位於平移台軌道21左端，液氮杜瓦瓶15位於永久磁鐵13中心，使得玻璃容器11進入到液氮杜瓦瓶15內。可調溫度玻璃瓶16位於永久磁鐵13外的左端。

根據圖4可知，實施為電源開，電動控制升降台的移動台10位於升降台軌道9下端，電動控制平移台的移動台19位於平移台軌道21右端。這裡所示的為一個過渡工作狀態，實施過程通常是由圖3經過圖4轉到圖5工作狀態。

根據圖5可知，實施為電源開，電動控制升降台的移動台10位於升降台軌道9上端，電動控制平移台的移動台19位於平移台軌道21右端，可調溫玻璃瓶16位於永久磁鐵13中心，使得玻璃容器11進入到可調溫玻璃瓶16內。液氮杜瓦瓶15位於永久磁鐵13外的右端。

該發明裝置的工作流程為：先將第一真空閥門1依次連線L形玻璃管2、玻璃容器11、真空套管12、玻璃管3、第二真空閥門4；再將容器座5、永久磁鐵13分別連線到鋁框架6上；然後，讓包含有真空套管12的玻璃容器11依次穿過容器座5的中孔、鋁框架6上端開孔、永久磁鐵13上端開孔而使得玻璃容器11的下部進入到永久磁鐵13的中心位置；電動控制器7依次連線電纜線8和安裝在鋁框架6上的升降台座17；升降台軌道9依次連線升降台的移動台10、平移台軌道21、平移台的移動台19、升降台定位滑軌14、升降台定位滑軌座22、鋁框架6；電動控制器7通過電纜線8控制升降台的移動台10在升降台軌道9上下位置移動，以及平移台的移動台19在平移台軌道21左右位置移動；平移台的移動台19上依次連線可調溫玻璃瓶座18和液氮杜瓦瓶座20；在該發明實施時，可調溫玻璃瓶座18和液氮杜瓦瓶座20上面分別放置了可調溫玻璃瓶16、液氮杜瓦瓶15，並且在可調溫玻璃瓶16和液氮杜瓦瓶15里分別裝有水、液氮；鋁框架6作為一個安裝架，依次了連線容器座5、永久磁鐵13、電動控制器7、升降台座17和升降台定位滑軌座22。

然後，雷射預極化氙累積輸出裝置接入到雷射預極化系統LP里，開啟第一真空閥門1和第二真空閥門4，並且如圖3所示開啟電源，控制升降台的移動台10位於升降台軌道9上端，控制平移台的移動台19位於平移台軌道21左端，裝有液氮的液氮杜瓦瓶15位於永久磁鐵13中心，使得玻璃容器11進入到液氮杜瓦瓶15內，由於液氮杜瓦瓶15的液氮浸泡使得玻璃容器11處於接近77K的溫度。而可調溫度玻璃瓶16為永久磁鐵13外的左端。當雷射預極化系統LP連續工作時，雷射預極化氣態氙不斷地流入該發明裝置，依次流經第一真空閥門1、L形玻璃管2、真空套管12，進入玻璃容器11後立刻成為了雷射預極化固態氙、並且隨時間的增加而積累。當雷射預極化系統停止工作時，關閉第一真空閥門1，第二真空閥門4保持開啟。然後，該發明裝置如圖4工作狀態，開啟電源控制平移台的移動台19位於平移台軌道21右端，控制升降台的移動台10位於升降台軌道9上端，這時，液氮杜瓦瓶15位於永久磁鐵13外的右端，而可調溫玻璃瓶16位於永久磁鐵13的中心，使得可調溫玻璃瓶16里的恆溫熱水浸泡玻璃容器11，立刻使得玻璃容器11內的雷射預極化固態氙升華成為氣態氙，並且從玻璃容器11流動經過玻璃管3和第二真空閥門4，最後流出該發明裝置，這時，雷射預極化氣態氙保持著由雷射泵浦和自旋交換產生的非熱平衡核自旋極化度。

下面結合附圖1、2，該發明以工作氣體為氙氣（1％）+氦氣（90％）+氮氣（9％）混合氣體（5atm）為例，對該發明雷射預極化氙累積輸出裝置、實施過程作進一步的詳細描述：

在實施過程中，首先，將一種雷射預極化氙累積輸出裝置的第一真空閥門1的入口端與雷射預極化系統連通。然後，如圖2所示，開啟電源，控制升降台的移動台10位於升降台軌道9的下端，控制平移台的移動台19位於平移台軌道21的左端，裝有液氮的液氮杜瓦瓶15位於永久磁鐵13下端。並且，開啟第一真空閥門1和第二真空閥門4。如3所示，再控制升降台的移動台10位於升降台軌道9的上端，控制平移台的移動台19位於平移台軌道21的左端，裝有液氮的液氮杜瓦瓶15位於永久磁鐵13中心的0.4T磁場區域，使得玻璃容器11進入到液氮杜瓦瓶15內，由於液氮杜瓦瓶15的液氮浸泡使得玻璃容器11處於接近77K的溫度。而可調溫度玻璃瓶16為永久磁鐵13外的左端。當雷射預極化系統連續工作時，經過雷射泵浦和自旋交換的氙氣（1％）+氦氣（90％）+氮氣（9％）混合氣體不斷地流入該發明裝置，依次流經第一真空閥門1、L形玻璃管2、真空套管12，雷射預極化氣態氙進入處於～77K溫度的玻璃容器11後立刻成為了固態氙、並且隨時間的增加而積累。而氦氣和氮氣不能在～77K被固化，因此，它們直接經過玻璃管3和第二真空閥門4流出該發明裝置。當雷射預極化系統LP停止工作時，關閉第一真空閥門1，讓第二真空閥門4繼續保持開啟，並接入到磁共振成像系統M里。然後，該發明裝置立刻從圖3工作狀態經過圖4工作狀態轉到如圖5所示的工作狀態，電動控制器7控制平移台的移動台19位於平移台軌道21的右端，控制升降台的移動台10位於升降台軌道9的上端，這時，液氮杜瓦瓶15位於永久磁鐵13外的右端，而可調溫玻璃瓶16位於永久磁鐵13的中心，使得可調溫玻璃瓶16里325K溫度的恆溫熱水浸泡玻璃容器11，立刻使得玻璃容器11內的雷射預極化固態氙升華成為氣態氙，並且從玻璃容器11流動經過玻璃管3和第二真空閥門4，最後流出該發明裝置到磁共振成像系統M。這時，雷射預極化氙氣保持著由雷射泵浦和自旋交換產生的非熱平衡核自旋極化度。

該發明雷射預極化氙累積輸出裝置的上述描述中，以工作氣體為的氙氣+氦氣+氮氣的混合氣體為例。當來自雷射預極化氙系統、並且經過雷射泵浦和自旋交換的氙氣+氦氣+氮氣，通過第一真空閥門1進入該發明裝置位於永久磁鐵13中心的玻璃容器11中，其中，氦氣和氮氣不能成為固態，直接經過玻璃管3和第二真空閥門4流入大氣中，而雷射預極化氙氣由於液氮杜瓦瓶15中～77K溫度的作用成為了固態氙。當雷射預極化氙系統LP連續工作時，雷射預極化氙不斷累積。當雷射預極化系統停止工作後，位於永久磁鐵13中心的可調溫玻璃瓶16里325K溫度的恆溫熱水浸泡玻璃容器11，使得雷射預極化固態氙升華成為氣態氙，然後從該發明裝置流出、進入到磁共振成像系統M里。由於氙氣+氦氣+氮氣的混合氣體經過液氮溫度的分離，僅僅雷射預極化氙成為固態、並且獲得累積；接著，恆溫熱水的作用升華固態氙成為氣態氙。液氮、恆溫熱水以及永久磁鐵13磁場的合併作用，使得流出該發明雷射預極化氙累積輸出裝置的氙氣依然保持著高度非熱平衡核自旋極化度。該發明裝置與雷射預極化系統LP聯合使用，能夠滿足生物體磁共振成像（例如人體肺部和腦部的成像研究）對於雷射預極化氙所需要的高極化度和高產率的要求，因此，具有重要的套用價值和潛在套用的前景。

榮譽表彰

2017年12月11日，《一種雷射預極化氙的累積輸出裝置》獲得第十九屆中國專利優秀獎。