本發(fā)明涉及超極化³He氣體磁共振成像(MRI)領(lǐng)域，具體涉及一種基于超極化³He氣體的極化腔體系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著空氣環(huán)境污染日益嚴(yán)重，慢性肺病患者逐年增多，與此同時(shí)肺癌已經(jīng)成為發(fā)病率和死亡率增長(zhǎng)最快、對(duì)人群健康和生命威脅最大的惡性腫瘤之一，而傳統(tǒng)磁共振技術(shù)利用生物體內(nèi)較高的氫質(zhì)子密度對(duì)組織進(jìn)行成像，對(duì)于肺部，氫質(zhì)子密度僅為其它組織的十分之一，顯然對(duì)肺部成像并不適用。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，將超極化³He氣體應(yīng)用于肺部的核磁共振成像(MRI)可以獲得高質(zhì)量的肺部器官圖像，是一種非常有應(yīng)用前景的技術(shù)，它能夠準(zhǔn)確診斷肺氣腫、哮喘、慢性阻塞性肺病等肺部疾病，克服了傳統(tǒng)磁共振難于肺部成像的缺點(diǎn)。目前，自旋交換光泵浦方法(SEOP)是獲得超極化³He氣體的主要方法，經(jīng)過(guò)自旋交換光泵浦方法得到的惰性氣體核的極化度比質(zhì)子核熱平衡時(shí)的極化度提高數(shù)萬(wàn)倍，且肺部的質(zhì)子密度相比于其他組織密度低三個(gè)數(shù)量級(jí)左右，非常適合作為造影劑去獲得肺部的磁共振影像。

研究表明，極化腔體系統(tǒng)的制作和處理工藝對(duì)³He氣體的極化度有著至關(guān)重要的影響?？紤]到地球上的³He氣體是有限的且價(jià)格非常昂貴，在極化氣體過(guò)程中應(yīng)當(dāng)盡量節(jié)約³He氣體的使用。而傳統(tǒng)的極化腔體不能循環(huán)利用，每次試驗(yàn)均需重新充裝堿金屬，不但造成了³He氣體極大浪費(fèi)而且多次充裝堿金屬，也給操作帶來(lái)了巨大困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種基于超極化氣體的新型極化腔體系統(tǒng)，旨在最大限度的節(jié)約³He氣體，提高極化腔體本身的使用率，簡(jiǎn)化操作并減少堿金屬的充裝次數(shù)。

本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題，采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明基于超極化氣體的極化腔體系統(tǒng)，包括堿金屬蒸餾瓶、極化腔體和氣體流量計(jì)；所述堿金屬蒸餾瓶和所述極化腔體之間通過(guò)第一管路連接，所述極化腔體和所述氣體流量計(jì)之間通過(guò)第二管路連接；使用時(shí)，將所述氣體流量計(jì)連接基于超極化氣體的抽真空充氣系統(tǒng)，用于對(duì)極化腔體系統(tǒng)抽真空，并向極化腔體內(nèi)通入³He和N₂氣體；

所述第一管路由固定連接的第一高硼硅玻璃支管和GE180玻璃支管組成，所述第一高硼硅玻璃支管和GE180玻璃支管的連接處為第一過(guò)渡點(diǎn)；所述第一高硼硅玻璃支管的一端連通于所述堿金屬蒸餾瓶上，所述GE180玻璃支管的一端連通于所述極化腔體上端；在所述第一高硼硅玻璃支管依次設(shè)置有第一截?cái)帱c(diǎn)和凹槽；所述GE180玻璃支管由第三截?cái)帱c(diǎn)分隔為第一GE180玻璃支管和第二GE180玻璃支管；在所述第一GE180玻璃支管上還設(shè)置有第二截?cái)帱c(diǎn)；

所述第二管路由固定連接的第三GE180玻璃支管和第二高硼硅玻璃支管組成，所述第三GE180玻璃支管和第二高硼硅玻璃支管的連接處為第二過(guò)渡點(diǎn)；所述第三GE180玻璃支管的一端連于所述極化腔體的一側(cè)，所述第二高硼硅玻璃支管的一端通過(guò)不銹鋼玻璃轉(zhuǎn)換件連于氣體流量計(jì)；在所述第二高硼硅玻璃支管上設(shè)置有電磁閥；

所述第三GE180玻璃支管連有毛細(xì)玻璃管，在所述毛細(xì)玻璃管上依次設(shè)置有第二高真空閥門(mén)和第一高真空閥門(mén)；所述毛細(xì)玻璃管底端設(shè)置有用于連接螺旋過(guò)濾管的玻璃螺紋接口，通過(guò)螺旋過(guò)濾管連接儲(chǔ)存袋。

優(yōu)選的，所述毛細(xì)玻璃管由內(nèi)徑1mm、長(zhǎng)40mm的第一毛細(xì)玻璃管和內(nèi)徑為0.5mm、長(zhǎng)55mm的第二毛細(xì)玻璃管一體化構(gòu)成；所述第一毛細(xì)玻璃管的一端連于所述第三GE180玻璃支管，所述第二毛細(xì)玻璃管連于玻璃螺紋接口；所述第二高真空閥門(mén)設(shè)置在所述第一毛細(xì)玻璃管上，所述第一高真空閥門(mén)設(shè)置在所述第二毛細(xì)玻璃管上。

優(yōu)選的，所述堿金屬蒸餾瓶長(zhǎng)為152mm，瓶口直徑為15mm。

優(yōu)選的，所述第一管路的直徑為15mm，所述第二管路的直徑為12mm。

優(yōu)選的，所述極化腔體為球形，直徑50mm。

優(yōu)選的，在所述第三GE180玻璃支管處連接的毛細(xì)玻璃管的管口距離所述極化腔體11mm。

第一管路和第二管路中不同材質(zhì)玻璃管的連接處經(jīng)3320鋁硅玻璃燒結(jié)，實(shí)現(xiàn)良好的密封。

將上述極化腔體系統(tǒng)用于獲得超極化³He氣體的方法，包括如下步驟：

(1)使用N₂氣體沖洗整個(gè)極化腔體系統(tǒng)，并開(kāi)啟與氣體流量計(jì)(20)相連的抽真空充氣系統(tǒng)對(duì)整個(gè)極化腔體系統(tǒng)進(jìn)行抽真空；

(2)然后在N₂氣體的保護(hù)下將堿金屬放置于堿金屬蒸餾瓶(1)中，封閉瓶口，再次抽真空；

(3)用火焰槍加熱堿金屬，使得堿金屬由固態(tài)升華為氣態(tài)，觀察堿金屬蒸汽移動(dòng)情況；當(dāng)堿金屬蒸汽移至凹槽(3)處時(shí)，停止加熱，并切斷第一截?cái)帱c(diǎn)(2)以摘掉多余的玻璃管；

然后用火焰槍再次加熱凹槽(3)內(nèi)的堿金屬，繼續(xù)觀察堿金屬蒸汽移動(dòng)情況；在堿金屬蒸汽移動(dòng)至通過(guò)第二截?cái)帱c(diǎn)(6)后，切斷第二截?cái)帱c(diǎn)(6)以摘掉多余的玻璃管；

繼續(xù)加熱堿金屬，當(dāng)堿金屬蒸汽達(dá)到極化腔體(12)時(shí)，切斷第三截?cái)帱c(diǎn)(8)以摘掉多余的玻璃管；

(4)當(dāng)堿金屬蒸汽到達(dá)極化腔體(12)后，打開(kāi)氣體流量計(jì)(20)和電磁閥(17)，依次按需定量充入N₂和³He氣體，充入完成后，氣體流量?jī)x(20)截?cái)鄽怏w并關(guān)閉電磁閥(17)；

(5)將充有³He、N₂氣體和堿金屬蒸汽的極化腔體12放置于磁場(chǎng)中，利用加熱爐加熱以獲得飽和堿金屬蒸汽，并用激光對(duì)極化腔體進(jìn)行持續(xù)照射，以得到高極化度的極化氣體；

打開(kāi)毛細(xì)玻璃管(13)上的第二高真空閥門(mén)(16)和第一高真空閥門(mén)(15)，極化氣體從毛細(xì)玻璃管(13)經(jīng)玻璃螺紋接口(14)和過(guò)濾管進(jìn)入儲(chǔ)存袋；

(6)再次使用時(shí)，用光譜分析儀測(cè)量極化腔體(12)內(nèi)剩余堿金屬的含量和配比，根據(jù)光譜分析儀測(cè)量的剩余堿金屬的光譜參數(shù)計(jì)算需再次先后充入的N₂和³He氣體的體積和比例，然后重復(fù)步驟(4)、(5)，獲得極化氣體。

電磁閥(17)和氣體流量計(jì)(20)啟閉均由電腦智能控制。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

1、本方面的極化腔體系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)極化腔體只能使用一次的缺點(diǎn)，極化腔體可以重復(fù)使用多次，不僅可以實(shí)現(xiàn)反復(fù)充裝³He和N₂氣體，一次堿金屬充裝可試驗(yàn)多次，而且智能控制氣體流量計(jì)和電磁閥啟閉，還可實(shí)現(xiàn)精確控制充入極化腔體內(nèi)氣體體積和比例，大大減少了氣體的浪費(fèi)、簡(jiǎn)化了操作步驟。

2、在第二高硼硅玻璃支管靠近極化腔體左側(cè)添加電磁閥，通過(guò)和毛細(xì)玻璃管前側(cè)和后側(cè)的兩個(gè)高真空閥門(mén)配合控制，可使一個(gè)極化腔體多次循環(huán)利用；另外為了提高表體比，毛細(xì)玻璃管從第三GE180玻璃支管上引出。

3、在抽真空系統(tǒng)到極化系統(tǒng)之間加入氣體流量計(jì)，氣體流量計(jì)和電磁閥均通過(guò)I/0端口連接計(jì)算機(jī)，兩者協(xié)同控制，可精確往極化腔內(nèi)按一定比例先后充入N₂和³He氣體體積。

4、一次充裝堿金屬可多次試驗(yàn)，首次試驗(yàn)后通過(guò)光譜分析儀測(cè)量出剩余堿金屬的含量，再次實(shí)驗(yàn)時(shí)可按照首次試驗(yàn)后測(cè)得的剩余堿金屬光譜參數(shù)計(jì)算再次試驗(yàn)時(shí)所需的³He和N₂氣體體積和比例，精確定量充裝，如此反復(fù)試驗(yàn)。

5、為了節(jié)約³He氣體，毛細(xì)玻璃管管口直徑應(yīng)該小，但堿金屬在冷卻到室溫的過(guò)程中，管口過(guò)小容易造成堵塞，因此毛細(xì)玻璃管采用不同內(nèi)徑相連的結(jié)構(gòu)，與極化腔相連的一側(cè)的毛細(xì)管內(nèi)徑為1mm，與提取裝置閥門(mén)相連的一側(cè)毛細(xì)管內(nèi)徑為0.5mm；另為防止加熱爐加熱時(shí)高溫對(duì)閥門(mén)的影響，設(shè)置毛細(xì)玻璃管長(zhǎng)度為95mm。

6、由于³He氣體的原子比氟小，為了避免泄漏，玻璃支管上使用的電磁閥和高空真空閥密封材料，即O型圈均需優(yōu)選聚烯烴，例如聚乙烯、聚丙烯或者為它們的共聚物和混合物，不選擇聚氟烯烴。

7、本發(fā)明主要針對(duì)超極化³He氣體極化腔系統(tǒng)進(jìn)行的改進(jìn)設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)同樣還可以適用于其它超極化氣體，如超極化氙氣(¹³¹Xe，¹²⁹Xe)、超極化氪(⁸⁷Kr)等。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明基于超極化氣體的極化腔體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明基于超極化氣體的極化腔體系統(tǒng)中第二部分的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3本發(fā)明極化腔體系統(tǒng)的工作流程示意圖；

圖中標(biāo)號(hào)：1-堿金屬蒸餾瓶；2-第一截?cái)帱c(diǎn)；3-凹槽；4-第一高硼硅玻璃支管；5-第一過(guò)渡點(diǎn)1；6-第二截?cái)帱c(diǎn)；7-第一GE180玻璃支管；8-第三截?cái)帱c(diǎn)；9-第二GE180玻璃支管；10-第三GE180玻璃支管；11-第二過(guò)渡點(diǎn)；12-極化腔體；13-毛細(xì)玻璃管；14-玻璃螺紋接口；15-第一高真空閥門(mén)；16-第二高真空閥門(mén)；17-電磁閥；18-第二高硼硅玻璃支管；19-不銹鋼玻璃轉(zhuǎn)換件；20-氣體流量?jī)x；21-第一毛細(xì)玻璃管；22-第二毛細(xì)玻璃管；23-極化腔體支座；

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，本實(shí)施例是在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，并給予詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于下述的實(shí)施例。

如圖1所示，本發(fā)明公開(kāi)了一種基于超極化氣體的極化腔體系統(tǒng)，包括堿金屬蒸餾瓶1、極化腔體12和氣體流量計(jì)20；堿金屬蒸餾瓶1和極化腔體12之間通過(guò)第一管路連接，極化腔體12和氣體流量計(jì)20之間通過(guò)第二管路連接。

第一管路由固定連接的第一高硼硅玻璃支管4和GE180玻璃支管組成，第一高硼硅玻璃支管4和GE180玻璃支管的連接處為第一過(guò)渡點(diǎn)5；第一高硼硅玻璃支管4的一端連通于堿金屬蒸餾瓶1上，GE180玻璃支管的一端連通于極化腔體12上端；在第一高硼硅玻璃支管4依次設(shè)置有第一截?cái)帱c(diǎn)2和凹槽3；GE180玻璃支管由第三截?cái)帱c(diǎn)8分隔為第一GE180玻璃支管7和第二GE180玻璃支管9；在第一GE180玻璃支管7上還設(shè)置有第二截?cái)帱c(diǎn)6。

第二管路由固定連接的第三GE180玻璃支管10和第二高硼硅玻璃支管18組成，第三GE180玻璃支管10和第二高硼硅玻璃支管18的連接處為第二過(guò)渡點(diǎn)11；第三GE180玻璃支管10的一端連于極化腔體12的左側(cè)，第二高硼硅玻璃支管18的一端通過(guò)不銹鋼玻璃轉(zhuǎn)換件19連于氣體流量計(jì)20；在第二高硼硅玻璃支管18上設(shè)置有電磁閥17。

第三GE180玻璃支管10連有毛細(xì)玻璃管13，在毛細(xì)玻璃管13上依次設(shè)置有第二高真空閥門(mén)16和第一高真空閥門(mén)15；毛細(xì)玻璃管13底端設(shè)置有用于連接螺旋過(guò)濾管的玻璃螺紋接口14，通過(guò)螺旋過(guò)濾管連接儲(chǔ)存袋。

根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分布和各部分的作用，可將該系統(tǒng)分為三個(gè)部分。

第一部分用于輸送堿金屬蒸汽，通過(guò)加熱的方式將堿金屬蒸汽移到氣體極化的玻璃腔中。由與第一管路相連放置堿金屬的堿金屬蒸餾瓶1和除第二GE180玻璃支管7、第三切斷點(diǎn)8之外的第一管路組成。

參見(jiàn)圖2，第二部分用于使堿金屬蒸汽與³He和N₂氣體在極化腔體內(nèi)充分作用得到高極化度的³He氣體，并從毛細(xì)玻璃管輸送到螺旋過(guò)濾管直至儲(chǔ)存袋。由極化腔體12、第一管路上的第二GE180玻璃支管9、第二管路上的第三GE180玻璃支管10、毛細(xì)玻璃管和極化腔體支座23組成。

第三部分是用于輸送³He和N₂氣體，主要由除第三GE180玻璃支管10和毛細(xì)玻璃管外的第二管路和與第二管路相連的氣體流量計(jì)20組成。其中第二部分上側(cè)與第一部分通過(guò)第一管路上的第二GE180玻璃支管相連，左側(cè)與第三部分通過(guò)第二管路上的第二GE180玻璃支管相連。第二部分的毛細(xì)玻璃管由靠近極化腔體12左側(cè)的第三GE180玻璃支管10的正前側(cè)引入。

進(jìn)一步的，由于堿金屬蒸餾瓶1要求其管徑能夠容納裝有堿金屬的小安瓶。而盛裝堿金屬的小安瓶為外徑10.75mm、長(zhǎng)80mm的圓柱體。因此，設(shè)置堿金屬蒸餾瓶長(zhǎng)為152mm，瓶口直徑為15mm.

進(jìn)一步的，第二管路兩端分別與抽真空系統(tǒng)和極化腔體12相連，為了節(jié)省³He氣體，第二管路的直徑要比第一管路的直徑小。因此，設(shè)置第二關(guān)路的直徑為12mm，第一管路的直徑為15mm。

進(jìn)一步的，由于極化腔體12內(nèi)壁一般是造成³He的退極化效率Γ_wall的最重要影響因素，而Γ_wall跟極化腔體12的幾何形狀有關(guān)。由方程可知：Γ_wall∝S/V，要減少Γ_wall的影響可以通過(guò)減小極化腔體12的面體比來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了有效減小極化腔體12的面積比，減少極化腔體12內(nèi)壁對(duì)³He退極化的影響，極化腔體12設(shè)計(jì)為球狀，直徑為50mm。并且將毛細(xì)玻璃管13從靠近極化腔體12左側(cè)的第三GE180支管10處引出，而不直接從玻璃腔體12內(nèi)壁開(kāi)口。

進(jìn)一步的，為了使極化成功的氣體能從毛細(xì)玻璃管13處順利到達(dá)儲(chǔ)存裝置，并節(jié)省³He氣體，在第三GE180玻璃支管10處毛細(xì)玻璃管的管口距離極化腔體12設(shè)置為11mm。

進(jìn)一步的，由于³He氣體對(duì)材料要求比較高，需滿足無(wú)磁性、低的³He退極化率和滲透率等條件，綜合考慮選用GE180玻璃最為合適。但GE180玻璃比高硼硅玻璃昂貴的多，為了節(jié)約材料，在第一管路和第二管路上分別設(shè)有第一過(guò)渡點(diǎn)5和第二過(guò)渡點(diǎn)11。第一過(guò)渡點(diǎn)5兩側(cè)由第一高硼硅支管4過(guò)渡為第一GE180玻璃支管7。第二過(guò)渡點(diǎn)11從極化腔體12左側(cè)的第三GE180玻璃支管10過(guò)渡為普通的第二高硼硅玻璃支管18。

進(jìn)一步的，為了減少輸送氣體的浪費(fèi)，智能控制氣體流量?jī)x20和電磁閥17啟閉，可精確定量充入氣體體積。首先氣體流量?jī)x20和電磁閥17均通過(guò)I/0端口連接計(jì)算機(jī)。當(dāng)需充入氣體時(shí)，在電腦界面上設(shè)置參數(shù)，智能打開(kāi)氣體流量計(jì)20和電磁閥17；當(dāng)達(dá)到所充氣體體積時(shí)，智能控制氣體流量計(jì)20切斷氣體和關(guān)閉電磁閥17。

進(jìn)一步的，為了節(jié)約³He氣體，在提取高極化度的³He氣體時(shí)，毛細(xì)玻璃管管徑應(yīng)小，但堿金屬在冷卻到室溫的過(guò)程中會(huì)凝結(jié)成固體，管口直徑過(guò)小容易造成堵塞，故采用不同內(nèi)徑相連的特殊結(jié)構(gòu)。毛細(xì)玻璃管13由內(nèi)徑1mm、長(zhǎng)40mm的第一毛細(xì)玻璃管21和內(nèi)徑為0.5mm、長(zhǎng)55mm的第二毛細(xì)玻璃管22一體化構(gòu)成；第一毛細(xì)玻璃管21的一端連于第三GE180玻璃支管10，第二毛細(xì)玻璃管22連于玻璃螺紋接口14；第二高真空閥門(mén)16設(shè)置在第一毛細(xì)玻璃管21上，第一高真空閥門(mén)15設(shè)置在第二毛細(xì)玻璃管22上。另考慮到極化過(guò)程中，需加熱爐加熱到300℃左右的，高溫對(duì)閥門(mén)的影響，毛細(xì)玻璃管13總長(zhǎng)度為95mm。

進(jìn)一步的，第一高真空閥門(mén)15采用的是美國(guó)CHEMGLASS公司生產(chǎn)的型號(hào)CG-973-01。第二高真空閥門(mén)16采用的是是美國(guó)CHEMGLASS公司生產(chǎn)的型號(hào)為CG-406-02。電磁閥17采用的是美國(guó)Clippard公司生產(chǎn)的型號(hào)為EC-2-12-H,用來(lái)快速控制所在管道的開(kāi)啟和關(guān)閉。

參見(jiàn)圖3，以下以超極化³He氣體為例來(lái)對(duì)本實(shí)施例提供的基于超極化氣體的極化腔體系統(tǒng)的工作流程進(jìn)行說(shuō)明。

(1)為了保證制造出來(lái)的極化腔體內(nèi)氣體純度達(dá)到高純氣體標(biāo)準(zhǔn)，水氧含量足夠低以保護(hù)腔內(nèi)堿金屬不變質(zhì)，開(kāi)始試驗(yàn)之前，使用N₂氣體沖洗整個(gè)系統(tǒng)，并開(kāi)啟與氣體流量20相連的抽真空系統(tǒng)對(duì)整個(gè)極化腔體系統(tǒng)進(jìn)行抽真空。第一步先打開(kāi)第二管路中的電磁閥17和毛細(xì)玻璃管前側(cè)的第二高真空閥門(mén)16，關(guān)閉毛細(xì)玻璃管后側(cè)的第一高真空閥門(mén)15，堿金屬蒸餾瓶1瓶口封閉，開(kāi)啟N₂氣體源，不斷向整個(gè)裝置充入N₂氣體。第二步關(guān)閉N₂氣體源，使用機(jī)械泵抽取整個(gè)裝置使得壓強(qiáng)到達(dá)幾mbar，再利用分子泵抽取使得壓強(qiáng)到達(dá)10^-6mbar,如此往復(fù)3次，最終裝置處于絕對(duì)的高真空狀態(tài)。

(2)當(dāng)完成上述步驟之后，正式開(kāi)始試驗(yàn)，先將堿金屬放置于與第一管路相連的堿金屬蒸餾瓶1中。由于堿金屬存放于一個(gè)由高硼硅玻璃制成的小安瓶中，堿金屬需協(xié)同小安瓶一起從堿金屬蒸餾瓶1瓶口開(kāi)一個(gè)小口放入。為了防止在放置的過(guò)程中有空氣進(jìn)入污染堿金屬，在安放過(guò)程中需不斷的通入N₂氣體并設(shè)定通入N₂氣體的壓力值820torr。通入N₂氣體的作用不但可以防止空氣進(jìn)入裝置中，而且在安瓶放置過(guò)程中能夠產(chǎn)生一定的阻力，使得安瓶緩慢的到達(dá)蒸餾瓶底，避免安瓶放置過(guò)程中產(chǎn)生碎裂。當(dāng)裝有堿金屬的小安瓶到達(dá)堿金屬蒸餾瓶1瓶底后，立刻封堵堿金屬蒸餾瓶1瓶口，同時(shí)停止充入N₂氣體，開(kāi)啟抽真空系統(tǒng)對(duì)極化系統(tǒng)進(jìn)行抽真空。當(dāng)真空度達(dá)5×10^-7mbar時(shí)關(guān)閉電磁閥17和第二高真空閥門(mén)16、第一高真空閥門(mén)15。

(3)用火焰槍加熱堿金屬，使得堿金屬由固態(tài)升華為氣態(tài)，觀察堿金屬蒸汽移動(dòng)情況。當(dāng)堿金屬移至凹槽3處時(shí)，停止加熱，并切斷第一截?cái)帱c(diǎn)2，摘掉多余的玻璃管，以節(jié)約³He氣體。

然后用火焰槍再次加熱凹槽3內(nèi)的堿金屬，繼續(xù)觀察堿金屬蒸汽移動(dòng)情況。在堿金屬蒸汽移動(dòng)至通過(guò)第二截?cái)帱c(diǎn)6后，切斷第二截?cái)帱c(diǎn)6以摘掉多余的玻璃管；

繼續(xù)加熱堿金屬，當(dāng)堿金屬蒸汽達(dá)到極化腔體12時(shí)，切斷第三截?cái)帱c(diǎn)8以摘掉多余的玻璃管。

(4)當(dāng)堿金屬蒸汽到達(dá)極化腔體12時(shí)，由于氣體流量計(jì)和電磁閥均通過(guò)I/0端口連接電腦，由電腦智能控制打開(kāi)氣體流量計(jì)20和電磁閥17，先后按一定比例定量充入N₂和³He氣體，充入完成后，氣體流量?jī)x20截?cái)鄽怏w并關(guān)閉電磁閥17。

(5)由于實(shí)驗(yàn)采用的極化方法為堿金屬自旋交換光泵浦法，將充有³He、N₂氣體和堿金屬蒸汽的極化腔體12放置于磁場(chǎng)中，利用加熱爐加熱至300℃左右的高溫以獲得飽和堿金屬蒸氣，并用激光對(duì)其進(jìn)行持續(xù)照射，以得到高極化度的極化氣體。另考慮到極化腔內(nèi)壁對(duì)³He氣體的退極化率具有重要影響，毛細(xì)玻璃管從第二管路上的第三GE180支管的正前側(cè)引出。打開(kāi)毛細(xì)玻璃管上的第二高真空閥門(mén)16和第一高真空閥門(mén)15，由于堿金屬蒸汽在室溫中會(huì)冷卻凝固，極化氣體便從正前方的毛細(xì)玻璃管經(jīng)過(guò)濾螺旋管直至到達(dá)儲(chǔ)存袋。此時(shí)系統(tǒng)只剩下第二部分和第三部分，第一部分已經(jīng)被完全被切除。

(6)再次試驗(yàn)時(shí)，用光譜分析儀測(cè)量極化腔體12內(nèi)剩余堿金屬的含量和配比，根據(jù)光譜分析儀測(cè)量的剩余堿金屬的光譜參數(shù)計(jì)算需再次先后充入N₂和³He氣體的體積和比例。為了防止氣體浪費(fèi)，在電腦界面上精確設(shè)置所需氣體體積參數(shù)，智能控制氣體流量計(jì)20和電磁閥17啟閉。將含有混合氣體和堿金屬的極化腔體12置于磁場(chǎng)中，通過(guò)加熱爐加熱到300℃左右的高溫，激光持續(xù)照射極化腔體12再次獲得極化氣體。如此可以反復(fù)利用堿金屬進(jìn)行多次試驗(yàn)，直至堿金屬消耗殆盡，從而一個(gè)極化腔體12可多次循環(huán)利用。

以上所述僅為本發(fā)明的示例性實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。