ES2229543T3 - Recipiente magneticamente blindado. - Google Patents
Recipiente magneticamente blindado.Info
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Abstract
Un recipiente magnéticamente blindado (1) con zapatas polares de homogeneización de campo magnético (10.1, 10.2) dispuestas en posición paralela opuesta en un eje (S) del mismo, que tiene dispuesto alrededor de dichas zapatas polares un núcleo magnéticamente blindado (2), encerrando dichas zapatas polares y dicho núcleo una cámara magnética (26), comprendiendo además dicho recipiente
Description
Recipiente magnéticamente blindado.
La invención se refiere a un recipiente
magnéticamente blindado utilizable, por ejemplo, como dispositivo de
transporte para gases polarizados por espín, y a una célula de
almacenamiento útil en el mismo.
Se requieren gases nucleares polarizados por
espín, en particular gases nobles tales como el isótopo del helio
con el número de masa 3 (^{3}He) o el isótopo del xenón con el
número de masa 129 (^{129}Xe) y gases que contienen isótopos de
flúor, carbono o fósforo ^{19}F, ^{13}C o ^{31}P para un gran
número de experimentos en investigación fundamental de física. En el
campo de la medicina, tales isótopos se consideran, en particular,
para ser usados en la formación de imágenes de los pulmones por
resonancia magnética nuclear, por ejemplo. (Véase, por ejemplo, el
documento WO 97/37239, WO 95/27438, Bachert y otros, Mag Res Med
36: 192-196 (1996) y Ebert y otros, The
Lancet 347: 1297-1299 (1996)). Un requisito
previo para el uso de tales gases polarizados por espín en la
formación de imágenes por resonancia magnética nuclear es que el
grado de polarización P del espín de los núcleos, o el momento de
dipolo magnético asociado \mu_{I}, sea mayor en un orden de
4-5 que lo que se consigue normalmente en equilibrio
térmico en el campo magnético B_{T} de los aparatos de formación
de imágenes por resonancia magnética. Este grado normal de
polarización, P_{Boltzmann}, depende de la energía del dipolo
magnético -\mu_{I}B_{T} y la energía térmica media kT:
(1)P_{Boltzmann} = tanh
(\mu_{I}B_{T}/kT)
(en que k = constante de Boltzmann, y T =
temperatura absoluta).
En que si P_{Boltzmann} << 1, entonces
se aproxima a \mu_{I}B_{T}/kT.
Aunque el isótopo del hidrógeno ^{1}H utilizado
en la formación de imágenes por resonancia magnética de tejidos
solamente alcanza un P_{Boltzmann} de 5x10^{-6} a B_{T} = 1,5
T y T = 3000 K, se requiere un P \geq 1x10^{-2}, es decir, 1%,
en la formación de imágenes por resonancia magnética de gas. El
requisito de un P extremadamente aumentado procede principalmente de
la baja concentración de los átomos de los gases en comparación con
la del hidrógeno en el tejido. Los gases con dichos grados de
polarización (llamados normalmente gases hiperpolarizados) pueden
producirse por medio de diversos métodos conocidos, preferiblemente
por bombeo óptico.
Además, para la formación de imágenes por
resonancia magnética de gases se necesitan cantidades relativamente
grandes de gas, del volumen de una respiración, por ejemplo (0,5 a 1
litro).
Pueden conseguirse grados particularmente altos
de polarización, por ejemplo >30%, combinados con altas tasas de
producción, por ejemplo 0,5 litros/h, a través de la compresión de
un gas ópticamente bombeado. Este procedimiento se describe en las
siguientes publicaciones, cuyo contenido se incorpora aquí por
referencia:
- Eckert y otros, Nuclear Instruments
and Methods in Physics Research A 320:
53-65 (1992);
- Becker y otros, J. Neutron
Research 5; 1-10 (1996);
- Surkau y otros, Nuclear Instruments
and Methods in Physics Research A 384:
444-450 (1997);
- Heil y otros, Physics Letters
A 201: 337-343 (1995).
Sin embargo, la producción y el uso de gases
hiperpolarizados no tienen lugar necesariamente en el mismo lugar,
y, por tanto, se le plantea al consumidor el problema del transporte
de los gases polarizados, producidos, por ejemplo, usando el método
descrito en lo que antecede, por ejemplo para ser utilizados en un
aparato de formación de imágenes por resonancia magnética nuclear
para los pulmones.
Previamente, no se encontraban disponibles
dispositivos magnéticos transportables que proporcionaran un campo
de retención magnética suficientemente homogéneo para un gran
volumen de almacenamiento de dicho gas polarizado por espín. Además,
los espines nucleares se despolarizaban muy rápidamente en las
paredes de las células, de manera que los gases polarizados sólo
podían almacenarse durante un corto período de tiempo mientras que
retenían el grado necesario de polarización.
Un problema al que hace frente la invención es
consiste en proporcionar un dispositivo magnético capaz de producir
un campo transportable de retención magnética homogénea para un
volumen de almacenamiento suficientemente grande de gas
hiperpolarizado.
Vista desde un aspecto, la invención proporciona
así un recipiente magnéticamente blindado que tiene dispuestas en su
eje magnético en posición opuesta paralela zapatas polares de
homogeneización de campo magnético, que tienen dispuesto alrededor
de dichas zapatas polares un núcleo de blindaje magnético, dichas
zapatas polares y un núcleo que encierra una cámara magnética,
comprendiendo además dicho recipiente fuentes de campo magnético
dispuestas alrededor de dicho eje y radialmente distanciadas del
mismo, con lo que existe dentro de dicha cámara un campo magnético
sustancialmente homogéneo B_{o} orientado en la dirección de dicho
eje y con lo que hay un volumen utilizable dentro de dicha cámara en
que la relación del gradiente de campo magnético en la dirección
transversal a dicho eje con dicho campo magnético B_{o} tiene un
valor de no más de 1,5x10^{-3}/cm.
Dicho recipiente puede construirse de manera que
tenga poco peso, sea de estructura sencilla, y sea barato de
fabricar y económico de usar. Además, usando el recipiente, los
núcleos que son transportados pueden, en la medida de lo posible,
conservar su orientación, incluso en campos externos de dispersión
magnética, es decir, los tiempos de relajación de despolarización
pueden ser tan más largos como sea posible a fin de impedir una
desorientación del espín nuclear del gas.
El recipiente de la invención, que resulta
adecuado para contener y transportar átomos polarizados por espín,
especialmente ^{3}He y ^{129}Xe polarizados, está provisto
preferiblemente de placas de homogeneización de campo magnético,
altamente permeables y magnéticamente blandas, por ejemplo, de
\mu-metal o hierro dulce, como zapatas polares, y
está estructurado de manera que puede conseguirse una relación muy
grande entre el volumen utilizable, dentro del cual está presente un
campo magnético suficientemente homogéneo, y el volumen total, por
ejemplo, una relación de al menos 1:30. Sin embargo, esta relación
es preferiblemente de al menos 1:5; más preferiblemente de 1:3 y
particularmente ventajosa de 1:2. Puede conseguirse una relación de
1:1,5. Un valor de
(2)G_{r} =
((\deltaB_{r}/\deltar) / B_{o}) \leq 1,5 x
10^{-3}/cm
se aplica de este modo como una
condición de homogeneidad dentro del volumen utilizable para el
gradiente transversal relativo G_{r} del campo magnético B_{o}.
Este requisito resulta del tiempo de relajación dependiente del
gradiente T_{1G}, que (a altas presiones, tales como las que están
relacionadas con la presente invención) guarda relación como sigue
con G_{r} y la presión de gas
p:
(3)T_{1G} =
p/G_{r}^{2} x (1,75 x 10^{4}
cm^{2}bar/h)^{-1}
(véase Scherer y otros, Phys Rev 139: 1398
(1965)).
Conforme a la ecuación (3), con G_{r}< 1,3 x
10^{-3}/cm y p = 3 bares, se consigue un tiempo de relación
dependiente del gradiente T_{1G} > 76 h.
A presiones más bajas T_{1G} = p/G_{r}^{2}
x (1,8 x 10^{3} cm^{2}bar/h)^{-1}(véase Barbe,
Journal de Physique 35: 699 y 937 (1974)).
Durante el movimiento de una célula de
almacenamiento de gas polarizado en el recipiente de la invención,
G_{r} será en general menor que 0,02 x 10^{-3}/cm. De este modo,
^{3}He a 3 bares pierde solamente un 2% de polarización cada 30
segundos.
Dentro del recipiente de acuerdo con la
invención, G_{r} preferiblemente no es mayor que 1,3 x
10^{-3}/cm, más preferiblemente no es mayor que 7 x 10^{-4}/cm.
Con un radio de célula de almacenamiento de gas de 8 cm, G_{r} de
\leq 1,3 x 10^{-3}/cm corresponde a T_{1G} de \geq 127
horas, mientras que con un radio de célula de almacenamiento de gas
de 2 cm, G_{r} de \leq 7 x 10^{-4}/cm corresponde a T_{1G}
de \geq 350 horas.
A fin de compensar las distorsiones de campo en
las áreas marginales del espacio interior del recipiente y mejorar
así la homogeneidad del campo magnético B_{o}, el recipiente
comprende fuentes de campo magnético que están dispuestas de tal
manera que las distorsiones de campo de las áreas marginales del
espacio interior del recipiente son mínimas y el campo en el
interior del recipiente es en gran medida homogéneo.
A fin de mantener la polarización por espín
nuclear una vez que se ha conseguido, solamente se requiere un campo
magnético homogéneo relativamente débil que presenta preferiblemente
una intensidad de campo magnético de menos de 5 mT, más
preferiblemente de menos de 1 mT, y más especialmente en el margen
de 0,2 a 0,9 mT. En dicho campo magnético débil, puede conseguirse
un control continuo de calidad del grado de polarización con ayuda
de instrumentos de medida, asegurando una fiabilidad particular. Por
tanto, en una realización preferida, en el recipiente de la
invención está dispuesto un sensor de campo magnético (por ejemplo,
uno que se basa en el principio de Förster) para permitir la
determinación del campo magnético B_{d} generado por el gas
hiperpolarizado.
Aunque la generación de campos magnéticos
estrictamente homogéneos con ayuda de materiales ferromagnéticos se
concentraba previamente en altas intensidades de campo dentro del
margen de teslas, el concepto que respalda el recipiente de la
invención se enfoca deliberadamente sobre la realización más eficaz
y práctica de un campo magnético débil ampliamente homogéneo, por
ejemplo, utilizando materiales ferromagnéticos.
Puede conseguirse un alto grado de homogeneidad
dentro del margen de campo débil si, por ejemplo, como elementos
ferromagnéticos homogeneizantes se utilizan dos placas delgadas de
hierro dulce o más preferiblemente de \mu-metal en
forma de zapatas polares. Tales zapatas polares, gracias a su
permeabilidad extremadamente alta y baja remanencia, producen un
campo muy homogéneo dentro del espacio intermedio, la cámara
magnética.
En una realización particularmente preferida, el
efecto homogeneizante de estas zapatas polares puede ser
incrementado introduciendo resistencias magnéticas entre las zapatas
polares y el núcleo. Un material preferido para una resistencia
magnética de esta clase, es una capa rígida no magnética, por
ejemplo, en forma de una placa, por ejemplo de plástico, montada
entre la zapata polar y el núcleo. Si dicha placa o, a fin de
ahorrar peso, una estructura porosa, por ejemplo, en forma de nido
de abejas, se une también preferiblemente a la zapata polar, esto
garantiza su planicidad, lo que permite que las zapatas polares
estén paralelas y que el campo B_{o} sea homogéneo.
A fin de satisfacer las condiciones de
homogeneidad anteriormente mencionadas de la forma más sencilla
posible, y al mismo tiempo proporcionar un gran volumen de
almacenamiento, se ha demostrado que es especialmente preferible
diseñar el recipiente de la invención en forma de un imán de pote.
Un dispositivo magnético de esta clase consiste esencialmente en un
pote cerrado que, en la forma de construcción ilustrativa, puede
tener un diámetro de 30-60 campo magnético con una
altura global de 10-30 cm. La ventaja particular de
diseñar el recipiente en forma de un imán de pote reside en el alto
grado de simetría de esta construcción cilíndrica. Pueden
considerarse dos posibilidades como disposiciones particularmente
preferidas de las fuentes de campo de un imán de pote de esta
clase:
- colocar las fuentes de campo, por ejemplo en
forma de placas magnéticas permanentes comercialmente disponibles,
en un espacio libre en el plano medio o de reflexión del pote; y
- colocar las fuentes de campo en la superficie
externa de las placas extremas del pote.
Dividiendo apropiadamente las fuentes de campo
entre estas dos disposiciones, colocando, por una parte, las fuentes
de campo en el plano medio y colocando, por otra parte, las fuentes
de campo en la superficie externa de las placas extremas del pote,
es posible corregir los errores de límite del campo magnético dentro
del imán de pote y satisfacer de este modo las condiciones de
homogeneidad sobre un amplio margen en una dirección radial. Una
división preferida es tal que el aumento en el campo de límite que
se produce cuando las fuentes de campo están dispuestas en el plano
medio o de reflexión del imán de pote es justamente compensado por
la caída en el campo de límite que tiene lugar cuando las fuentes de
campo están situadas en la placa extrema del pote.
Si se desea, las fuentes de campo magnético
pueden colocarse en cualquier sitio del recipiente de la invención
para conseguir una mejora en la homogeneización del campo aplicado
B_{o}. Así, por ejemplo, dichas fuentes pueden colocarse en otros
planos perpendiculares a B_{o} además de en los planos adyacentes
a las zapatas polares y a mitad de camino entre ellas.
Se consigue también un campo de límite
particularmente homogéneo si se monta una pantalla magnética, por
ejemplo un anillo de hierro dulce o de \mu-metal,
entre el pote y el reborde de la zapata polar de manera que un campo
externo de dispersión es puesto parcialmente en cortocircuito y,
cuando las fuentes de campo están dispuestas en el plano medio del
imán de pote, se reduce el valor del campo de límite al valor del
campo central en el centro del imán de pote mediante el dimensionado
apropiado de la pantalla magnética.
Ventajosamente, en especial en el caso de
recipientes cilíndricos no circulares (por ejemplo
hexagonales-cilíndricos) de acuerdo con la
invención, pueden utilizarse suplementos (por ejemplo, suplementos
de esquina situados sobre las zapatas polares) para mejorar la
homogeneidad de campo dentro de la cámara magnética. Ventajosamente,
también la cámara tiene un alto grado de simetría azimutal.
Pueden usarse como fuentes de campo magnético dos
formas de construcción preferidas. En una primera forma de
construcción, pueden usarse imanes permanentes, preferiblemente
tabletas comercialmente disponibles, por ejemplo con una altura de 5
mm y un diámetro de 20 mm. En otra forma de construcción, estos
imanes permanentes son sustituídos por bobinas de campo magnético
apropiadamente dimensionadas. Tales bobinas de campo magnético
tienen la ventaja de que el campo magnético deseado puede ajustarse
por medio de un flujo de corriente apropiadamente seleccionado. Sin
embargo, una desventaja de la segunda forma de construcción es que
tiene que llevarse con el recipiente una fuente de corriente
adicional cuando se use como dispositivo de transporte en lugar de
sencillamente como dispositivo de almacenamiento.
El recipiente se construye ventajosamente
utilizando un núcleo de un material que no está magnéticamente
saturado a campos por debajo de 1 tesla, más preferiblemente de 2
teslas, por ejemplo, un hierro dulce. Las dimensiones del recipiente
son de preferencia tales que el volumen utilizable (dentro del cual
puede disponerse una célula de almacenamiento de gas) es al menos de
50 ml, más preferiblemente de 100 ml, en especial preferiblemente de
200 ml hasta de más de 1l, por ejemplo, de hasta 20l, más
particularmente de 200-2000 ml. Los materiales
utilizados pueden permitir un peso total del recipiente a volumen de
la cámara magnética de no más de 1 kg/l, más preferiblemente de 0,2
kg/l, en especial preferiblemente de 1/30 kg/l. La célula de
almacenamiento de gas que puede disponerse en el recipiente, por
ejemplo, para almacenamiento o transporte, tiene preferiblemente un
volumen interno de al menos 50 ml, por ejemplo, 100 ml a 1l, más
particularmente 100 ml a 20l, más particularmente 200 ml a 2l. Esta
célula puede estar provista de una válvula para permitir la
introducción y retirada de gas; alternativamente, puede ser una
célula de un solo uso, por ejemplo provista de una parte obturable y
una parte rompible (que puede ser la parte obturable después de la
obturación).
En una realización, el recipiente de la invención
puede tomar la forma de una dispositivo magnético con un espacio
interno que proporciona un campo magnético blindado, en gran medida
homogéneo, de alto volumen dentro de su interior, con lo que el
dispositivo magnético comprende placas de
\mu-metal de homogeneización en forma de zapatas
polares, caracterizándose el dispositivo magnético porque puede
conseguirse una relación de 1:1,5 entre el volumen utilizable del
dispositivo magnético, dentro del cual está presente un campo
magnético homogéneo, y el volumen global del dispositivo magnético,
y se satisface la condición
G_{r} \leq
1,5\ x\
10^{-3}/cm
dentro del volumen utilizable, en
que G_{r} es el gradiente relativo del campo magnético
transversal.
Considerada desde otro aspecto, la invención
proporciona también una célula de almacenamiento de gas que contiene
un gas polarizado por espín nuclear en un espacio de almacenamiento
de gas rodeado por una pared de célula, siendo la pared de un
material no revestido que en la superficie que hace contacto con
dicho espacio de almacenamiento de gas está sustancialmente libre de
sustancias paramagnéticas. El gas puede ser, por ejemplo, ^{3}He o
^{129}Xe, especialmente ^{3}He. El uso de una pared de célula
esencialmente libre de sustancias paramagnéticas hace posible que el
^{3}He polarizado presente un tiempo de relajación de
despolarización relacionado con la pared T_{1}^{w} de al menos
20 horas. Es particularmente preferible que el tiempo de relajación
de despolarización relacionado con la pared sea de más de 50 horas.
Dichos largos tiempos de relajación de despolarización pueden
conseguirse si se usa un material tal como material para paredes de
células que contenga una baja proporción de moléculas o átomos
paramagnéticos, con lo que en una forma de construcción
particularmente preferida se usan cristales con muy pequeñas
concentraciones de hierro, preferiblemente de menos de 20 ppm, que
pueden estar también compuestos de tal manera que, al mismo tiempo,
representen una barrera de difusión eficaz contra el helio, por
ejemplo vidrio Supremax (fabricado por Schott, Mainz, DE) del tipo
de los vidrios de silicato de alúmina En comparación con las células
de almacenamiento previamente conocidas descritas por Heil y otros
en Physics Letters A 201: 337-343 (1995),
pueden conseguirse largos tiempos de relajación de despolarización
relacionados con la pared usando células de almacenamiento de
acuerdo con la invención, sin que sea necesario un revestimiento de
metal complejo de las paredes.
Como se ha mencionado anteriormente, el
recipiente de la invención puede tomar la forma de un dispositivo de
transporte para gases polarizados por espín, especialmente ^{3}He
y ^{129}Xe o gases que contengan ^{19}F, ^{13}C o ^{31}P,
por ejemplo gases que hayan sido polarizados por espín por
transferencia de polarización. Dentro del área del interior del
espacio del recipiente en el que está situada la célula de
almacenamiento, el campo magnético del dispositivo magnético puede
ser tan homogéneo que el tiempo de relajación de despolarización
T_{1}^{g} producido por un gradiente de campo magnético
transversal de acuerdo con la ecuación (3) sea superior a 125 horas,
especialmente superior a 200 horas, más particularmente de más de
300 horas, preferiblemente de más de 500 horas, en particular
preferiblemente de más de 750 horas, y el tiempo de relajación de
despolarización relacionado con la pared T_{1}^{w}, debido a
impactos del gas polarizado nuclear sobre la pared de la célula de
almacenamiento, es superior a 5 horas, preferiblemente de más de 20
horas.
Más preferiblemente, T_{1}^{w} normalizado
por la relación de superficie interior a volumen de la célula de
almacenamiento es preferiblemente de al menos 10 h/cm.
Sin embargo, se producen pérdidas de
despolarización no sólo durante el transporte del gas, debido a la
influencia de campos magnéticos de dispersión externos y la falta de
homogeneidad resultante del campo magnético, o debido a colisiones
entre los átomos y la pared, sino también, en particular, cuando se
retira el gas desde el recipiente de transporte.
Vista desde todavía otro aspecto, la invención
proporciona, por tanto, un método para la retirada de un gas
polarizado por espín nuclear desde una célula de almacenamiento de
gas en un recipiente, que comprende;
- (i)
- colocar dicho recipiente con su eje paralela a la dirección de campo de un campo magnético externo sustancialmente homogéneo;
- (ii)
- abrir dicho recipiente retirando una parte que comprende una de dichas zapatas polares; e
- (iii)
- retirar dicha célula en la dirección de dicho eje.
Tales pérdidas de despolarización pueden
reducirse al mínimo si la retirada del gas polarizado tiene lugar de
acuerdo con este método.
En este método, el recipiente, por ejemplo en
forma de un imán de pote, es dispuesto con su eje y la alineación
del campo magnético homogéneo interno paralelo a un campo magnético
externo adecuadamente homogéneo, lo que puede, por ejemplo,
conseguirse con ayuda de una bobina Helmholz o el campo de
dispersión de un aparato de formación de imágenes por resonancia
magnética nuclear. La mitad del imán de pote que mira hacia el campo
magnético homogéneo en una dirección axial es luego quitada. La
mitad restante garantiza entonces una homogeneidad de campo
suficiente en el área de la célula de gas a través de la superficie
equipotencial magnética de su zapata polar, que está hecha, por
ejemplo, de \mu-metal. La retirada de la célula de
almacenamiento llena de gas polarizado desde el imán puede tener
lugar en una dirección axial en pocos segundos.
Se describen realizaciones de la invención a
título de ejemplos no limitativos, con referencia a los dibujos que
se acompañan, en los que:
La figura 1 muestra una vista externa en
perspectiva del recipiente de la invención;
La figura 2 muestra una sección transversal a
través de un recipiente de acuerdo con la invención, que está en
forma de imán de pote y contiene una célula de almacenamiento para
gases polarizados por espín colocados en su interior;
Las figuras 3a-d muestran
diversas disposiciones para compensación de campo de límite;
La figura 4 muestra otra variante del recipiente
de acuerdo con la invención;
La figura 5a muestra la curva del valor del
gradiente radial relativo G_{r} en la dirección radial R de un
imán de pote para diferentes disposiciones de las fuentes de
campo;
La figura 5b muestra la curva de la figura 5a con
la escala modificada para más realce;
La figura 6 muestra la relajación de polarización
de ^{3}He en una célula de almacenamiento hecha de vidrio con bajo
contenido de hierro, con lo que el volumen de la célula es, por
ejemplo, de 350 cm^{3} y la presión del gas de 2,5 bares;
Las figuras 7a-b demuestran la
retirada de una célula de almacenamiento desde un recipiente de
acuerdo con la invención introducido en un campo externo; y
La figura 8 muestra otra variante de un
recipiente de acuerdo con la invención que tiene simetría cilíndrica
no circular.
Haciendo referencia a la figura 1, se muestra en
ella una vista externa en perspectiva de un recipiente 1 de acuerdo
con la invención que, en este caso, está diseñado en forma de un
imán de pote cilíndrico de dos partes con una sección superior 1.1 y
una sección inferior 1.2. Se indican también el eje simétrico a
rotación S del imán de pote y la línea de campo magnético de campos
magnéticos externos, por ejemplo, el campo magnético de la tierra.
Se muestra de manera especialmente clara la trayectoria de un campo
magnético externo o campo de dispersión B_{5}^{1} que no penetra
en el interior del imán de pote, sino que, debido a la ligera
resistencia magnética del núcleo 2, que está hecho preferiblemente
de material de hierro dulce, es conducida alrededor del espacio
interior. El campo de dispersión B_{5}^{II} es perpendicular a
las placas extremas del núcleo y son homogeneizadas por las zapatas
polares de hierro \mu-dulce situadas dentro del
núcleo 2.
La figura 2 muestra una sección transversal axial
a través de un recipiente para gases polarizados por espín,
especialmente ^{3}He, ^{129}Xe, como se muestra en la figura 1,
que comprende el recipiente de acuerdo con la invención y una célula
de almacenamiento para gas polarizado por espín introducida en él,
que se caracteriza por tiempos extremadamente largos de relajación
de despolarización relacionada con la pared.
El imán de pote 1 comprende un núcleo en forma de
cilindro 2, hecho preferiblemente de hierro dulce para hacer volver
el flujo magnético y para blindaje de los campos externos. A su vez,
el núcleo en forma de cilindro 2 comprende dos placas extremas de
núcleo que forman una sección central 2.1. En la forma de
construcción mostrada, las placas extremas de núcleo 2.1 adoptan la
forma de dos discos circulares 2.1.1 y 2.1.2. Alrededor del borde de
las placas extremas del núcleo están dispuestas chapas circundantes
cerradas 2.2 y 2.3 para formar una camisa de núcleo. Éstas difieren
en las dos formas de construcción mostradas en las mitades izquierda
y derecha de la figura 2. Las chapas circundantes 2.2 y 2.3 están
dispuestas en el disco superior 2.1.1 también en el disco inferior
2.1.2, dando por resultado una sección superior y una sección
inferior del imán de pote, que, en la primera forma de construcción
mostrada a la izquierda, se encuentran en las pestañas periféricas
sobresalientes en ángulo 2.2.1 en el plano medio del dispositivo
magnético. En la segunda forma de construcción mostrada a la
derecha, las pestañas periféricas 2.3.1 están espaciadas de tal
manera que en el plano medio 4 del imán de pote 1 está formada una
abertura para contener fuentes de campo, por ejemplo, imanes
permanentes. La línea de campo producida debido a la colocación de
las fuentes de campo, por ejemplo, los imanes permanentes, en el
centro entre las pestañas periféricas superior e inferior del imán
de pote está identificada con el número 6. En la primera forma de
construcción mostrada a la izquierda, la altura de las dos mitades
de la camisa de núcleo 2.2 supera la distancia entre las placas
extremas de núcleo 2.1.1, 2.1.2. Es posible colocar las fuentes de
campo en la superficie exterior 2.5 en el espacio libre entre la
camisa y la placa extrema. La línea de campo en la región de límite
que resulta con tal disposición está identificada con el número
8.
Las dos zapatas polares opuestas 10.1 y 10.2 son
responsables del campo homogéneo en el interior del imán de pote. En
este ejemplo, las zapatas polares están diseñadas esencialmente como
placas de \mu-metal de homogeneización. El
\mu-metal es un material con una fuerza de
homogeneización muy alta en relación con un campo magnético externo
de dispersión B_{x}^{II} y se distingue por remanencias muy
bajas.
En este ejemplo, se usa un
\mu-metal A fabricado por Vacuumschmelze, P.O. Box
2253,63412 Hanau con las siguientes características magnéticas:
\newpage
| Coercitividad estática | H_{c} | \leq 30 mA/cm |
| Permeabilidad | \mu_{(4)} | \geq 30.000 |
| Permeabilidad máxima | \mu_{(máx)} | \geq 70.000 |
| Inductancia de saturación | B_{2} | \geq 0,65 T |
(Esto no deberá interpretarse que significa que
solamente puede utilizarse este material para la invención).
Respecto de las zapatas polares completas, la distancia entre las
zapatas, y la orientación paralela de las zapatas polares pueden
asegurarse mediante la provisión de elementos espaciadores o anillos
espaciadores, por ejemplo, un total de tres (o más) espaciadores 12,
de los cuales solamente se muestra uno en la figura 2.
El campo magnético homogéneo resultante entre las
zapatas polares 10.1 y 10.2, hechas de \mu-metal,
está identificado por el número de referencia 14 en esta
representación. Como puede verse por la representación de la figura
1, se consigue un campo magnético particularmente homogéneo,
independiente de los campos externos, dentro del imán de pote debido
a la fuerza de homogeneización del \mu-metal,
mientras que, en las áreas marginales, dependiendo de la disposición
de las fuentes de campo, se produce un patrón de campo diferente 6 u
8. Si las fuentes de campo están dispuestas solamente en el plano
medio 4 como se muestra para el área marginal derecha del imán de
pote 1, entonces una parte considerable del flujo magnético se
escapa de la camisa debido a la baja resistencia magnética y,
actuando desde el borde, interfiere con el campo entre las zapatas
polares, con un efecto de amplificación. Por consiguiente, el campo
aumenta en grado importante en intensidad hacia el borde, como
resultado de lo cual se perjudica la homogeneidad deseada incluso
cuando las dos zapatas polares estén separadas una corta distancia
relativa. Cuando los imanes permanentes están situados en la
superficie exterior en las placas extremas del pote, como se muestra
en la figura 2 para la mitad izquierda del imán, se observa una
caída marginal importante del campo entre las zapatas polares 10.1,
10.2, como se muestra mediante la línea de campo 8, a causa de que
la camisa, que llega directamente hasta las zapatas polares, atrae y
debilita el campo de límite.
El campo muy homogéneo 14 producido en el espacio
intermedio debido a la impermeabilidad extremadamente alta de las
placas de \mu-metal utilizadas como zapatas
polares 10.1, 10.2 pueden aumentarse incluso más a través de la
introducción de una resistencia magnética 16 entre las zapatas
polares 10.1, 10.2 y el núcleo 2.1.1 y 2.1.2. Para este fin se
utiliza preferiblemente una placa rígida no magnética, por ejemplo,
una placa de plástico 16 o, para ahorrar peso, preferiblemente una
estructura de nido de abejas. La placa 16 puede estar unida a las
zapatas polares 10.1, 10.2, garantizando así la planicidad de las
zapatas polares 10.1,10.2.
La célula de almacenamiento 20 para contener el
gas polarizado está situada en la sección media central del imán de
pote 1 entre las dos zapatas polares 10.1, 10.2. El recipiente 20
está fabricado preferiblemente de vidrio exento de hierro y tiene
una concentración de hierro de menos de 20 ppm, por ejemplo, y puede
estar también diseñado de tal manera que forma también una barrera
de difusión eficaz contra el helio. Esta medida permite que se
consigan tiempos de relajación relacionados con la pared de más de
70 horas. Las células de almacenamiento 20 pueden ser vaciadas por
bombeo antes del uso y, por ejemplo, como es usual en la tecnología
de alto vacío, calentadas hasta que se pierden sus capas de agua
residual. Esta medida es ventajosa en la invención, pero de ningún
modo necesaria. Las células de almacenamiento están, por ejemplo,
herméticamente cerradas con una llave de paso de vidrio 22 y están
conectadas a la unidad de llenado del gas polarizado a través de una
pestaña de vidrio 24.
Además, para determinar el grado de polarización,
una bobina de alta frecuencia 30 (que puede utilizarse para someter
a la célula de almacenamiento 20 a un campo magnético variable con
el tiempo) y un dispositivo de detección (por ejemplo, un sensor de
campo magnético) 32 pueden estar montados como medio para mover el
sensor y la célula de almacenamiento uno con relación a otro. Sin
embargo, estos órganos adicionales son opcionales y de ningún modo
son esenciales para un dispositivo de transporte de acuerdo con la
invención.
Asimismo, el recipiente puede estar equipado, si
se desea, con medios de enfriamiento para enfriar el contenido de la
célula de almacenamiento de gas.
La característica decisiva de la invención es que
se origina un campo magnético dentro del recipiente que es homogéneo
en un volumen muy grande, de manera que se consigue un alto volumen
útil en relación con el volumen total del dispositivo magnético, con
lo que el campo homogéneo en el interior del dispositivo magnético
no ha de ser interferido esencialmente por los campos magnéticos
externos. Por otra parte, la baja intensidad de campo magnético de
B_{o} < 1 mT que puede utilizarse permite una construcción de
muy liviana del núcleo y zapatas polares usando delgadas chapas de
hierro dulce. Por otra parte, es deseable que las zapatas polares
presenten remanencia particularmente baja, de manera que éstas
estén, por tanto, preferiblemente hechas de
\mu-metal para satisfacer el requisito de
homogeneidad (2).
En cuanto a poder determinar el grado de
polarización, resulta ventajoso que el campo de contención homogéneo
en el interior del imán sea un campo magnético débil con una
intensidad de campo de menos de 1,0 mT, ya que los campos magnéticos
producidos por la polarización por espín del gas, que se encuentran
dentro del margen de nano a microteslas, pueden ser medidos todavía
entonces con suficiente exactitud con ayuda del sencillo dispositivo
de detección 32 y el grado de polarización determinado sobre esta
base. Esto es ventajoso si, por ejemplo, ha de comprobarse la
calidad del gas entregado a una aplicación médica.
La figura 3 muestra la distribución de campo
dentro del área marginal conseguida por medio de diferentes
disposiciones de fuentes de campo, solas o en combinación con una
pantalla magnética, que garantiza una distribución de campo
suficientemente homogénea dentro del área marginal.
La figura 3a muestra una disposición en la que
los imanes permanentes están situados dentro del espacio libre 2.4 y
dentro del espacio libre 2.5 en las placas extremas del pote 2.1.1,
2.1.2. Dividiendo la disposición de los imanes permanentes 2.4.
apropiadamente entre una disposición en el centro 4 y otra
disposición en las placas extremas del pote 2.1.1, 2.1.2, el aumento
en la intensidad del campo de límite 6, que es producido por la
colocación de los imanes permanentes en el centro entre las placas
extremas del pote, como se muestra, sólo es compensado por la caída
en la intensidad del campo de límite 8 de los imanes permanentes
dispuestos en las placas extremas del pote. Si los imanes
permanentes individuales son de igual intensidad de campo magnético,
se consigue una distribución óptima de los imanes permanentes, para
la relación de altura a anchura del pote mostrada en el dibujo, si
los imanes están distribuídos con una relación numérica de 6:8, con
lo que la primera cantidad representa el número de imanes que están
dispuestos en el plano medio 4, y la segunda cantidad representa el
número de imanes que están dispuestos en las placas extremas del
pote.
La figura 3b muestra una homogeneización posible
de un campo de límite utilizando imanes permanentes dispuestos en el
plano medio 4 con ayuda de una pantalla magnética 40. Una pantalla
magnética de esta clase está formada, por ejemplo, por un anillo de
hierro dulce que está introducido entre el pote y el reborde de la
zapata polar y que, al igual que las chapas 2.2,2.3, da vueltas a su
alrededor. Dicho anillo de hierro dulce cortocircuita parcialmente
el campo externo de dispersión y, si está apropiadamente
dimensionado, reduce el campo de límite al valor del campo
central.
Las figuras 3c y 3d muestran medios de
compensación que son comparables con los mostrados en las figuras 3a
y 3b en que, en este ejemplo, se utilizan bobinas magnéticas 4 del
pote o en la proximidad de las placas extremas del pote como fuentes
de campo en lugar de imanes permanentes.
La figura 3c muestra la compensación conseguida a
través de una relación adecuada de fuentes de campo dispuestas en el
plano medio a fuentes de campo dispuestas en la proximidad de las
placas extremas del pote, y la figura 3d muestra la compensación con
ayuda de una pantalla magnética 40.
En la figura 4 se muestra otra forma de
construcción de la invención. A fin de reducir el peso, la camisa
del núcleo está construída de chapas circundantes muy delgadas
200.1, 200.2 y 202.1 y 202.2, en una construcción de doble pared.
Las chapas circundantes 200.1, 200.2 y 202.1 y 202.2, están
dispuestas a una distancia fija unas de otras utilizando anillos
espaciadores 207, de manera que se consigue un doble blindaje del
interior del imán de pote 1. Estos pueden ser considerablemente más
delgados que en una forma de construcción de una sola pared como se
muestra en la figura 1, al tiempo que presenta la misma capacidad
para alejar flujos magnéticos a través de anillos de blindaje. Las
chapas circundantes están conectadas con las placas superior o
inferior de \mu-metal del imán de pote a través de
una conexión roscada 204 ó 206. Las zapatas polares 10.1 y 10.2
están espaciadas por medio de elementos espaciadores o un anillo
espaciador 205 que en sección transversal puede ser circular o
poligonal, por ejemplo, hexagonal. El campo magnético homogéneo está
formado esencialmente en el interior 208 entre las zapatas polares.
Como en la figura 3a, los imanes permanentes 210 montados en el
espacio libre 2.4 entre la sección superior e inferior del imán de
pote y entre la camisa y la placa extrema sirven de fuentes para un
campo que es también homogéneo en el área marginal.
Las figuras 5a y 5b muestran la curva de la
cantidad del gradiente radial relativo Gr =
((\deltaB_{r}/\delta_{r})/B_{o}) que medía 1,5 cm por
encima del plano de reflexión 4 del imán de pote en una dirección
radial r para disposiciones diferentes de los imanes permanentes en
o sobre el imán de pote de acuerdo con la invención. La curva
marcada con "a" muestra la curva producida cuando los imanes
permanentes sólo están dispuestos en el espacio libre en el plano
medio 4, como se muestra en la mitad derecha de la figura 2, y la
curva marcada con "b" muestra la curva producida cuando los
imanes permanentes están situados en la superficie externa de las
placas extremas del pote como se muestra en el lado izquierdo de la
figura 2. La curva identificada con "c" muestra la curva del
gradiente radial que se produce si los imanes permanentes están
divididos entre los que están situados en la superficie exterior y
los que están situados en el espacio libre en el plano medio según
la figura 3a. La relación numérica entre los imanes es 6:8 en la
curva mostrada en la curva mostrada en 3c, es decir, se dispusieron
6 imanes en el centro y 8 en las placas extremas. En este caso, con
un espacio libre entre las zapatas polares de 18 cm y un diámetro de
zapata polar de 40 cm, el límite de homogeneidad que está
representado por la banda de trazos 400 consigue un valor de Gr =
1,5 x 10^{-3} con r de aproximadamente 13 cm, más preferiblemente
de 12 cm. Este límite 400 es presentado sobre la altura total del
imán de pote, de manera que se proporciona dentro del imán de pote
un volumen de transporte utilizable de más de 6 litros, por ejemplo,
de más de 8 litros, en el que se cumple la condición de homogeneidad
Gr \leq 1,5 x 10^{-3}/cm.
La figura 6 muestra una grabación de medición de
la relajación de la polarización de ^{3}He en una célula de
almacenamiento de vidrio con un bajo contenido de hierro. El volumen
de la célula de almacenamiento es de 350 cm^{3}, y la presión del
gas de 2,5 bares. Como puede verse por esta figura, se mide un
tiempo de relajación de más de 70 horas mediante el uso de dichos
vidrios, con lo que, en las condiciones de esta medición, podría
ignorarse el tiempo de relajación dependiente del gradiente. Si se
introduce un receptáculo de este tipo consistente en vidrio con un
bajo contenido de hierro en el imán de pote en la región del campo
homogeneizado, se consigue un tiempo de relajación total resultante
T_{res} = (1/T_{1}^{g} + 1/T_{1}^{w})^{-1} de 64
horas, basado en un tiempo de relajación dependiente del gradiente
de T_{1}^{g} = 750 h y un tiempo de relajación relacionado con
la pared de T_{1}^{w} = 70 h
En las figuras 7a y b se representa el método de
la invención para retirar un gas almacenado en una célula de
almacenamiento 20 de un dispositivo de transporte de cuerdo con la
invención en la proximidad de un campo magnético externo, por
ejemplo el campo de dispersión B_{TS} de un aparato de formación
de imágenes por resonancia magnética nuclear. Si la célula de
almacenamiento ha de ser introducida en el campo B_{T} del aparato
de formación de imágenes por resonancia magnética, para una
aplicación médica, por ejemplo, sin que intervenga esta
despolarización importante, la invención propone, como se ilustra en
la figura 7a, que el dispositivo de transporte de acuerdo con la
invención sea preparado con su campo B_{o} paralelo al campo
magnético externo B_{TS} en la misma dirección que el mismo, como
se muestra. La parte superior del dispositivo de transporte que mira
hacia el aparato de formación de imágenes por resonancia magnética
con la zapata polar 10.1 es elevada luego en el sentido indicado por
la flecha 302. Esto hace que la célula de almacenamiento 20 sea
libremente accesible. El dispositivo de transporte, diseñado aquí en
forma de un imán de pote, se muestra en su estado abierto en la
figura 7b. Como puede verse claramente, se reduce la fuerza de
homogeneización debido a que la sección superior del imán no está
presente. No obstante, la zapata polar inferior restante 10.2
asegura que las líneas de campo magnético del campo resultante
B_{res} terminen perpendicularmente en su zapata polar. Esto
todavía hace posible homogeneizar el campo magnético B_{res}
adecuadamente en el área de la célula de almacenamiento 20, es
decir, conseguir líneas paralelas de fuerza magnética, como se
muestra en el dibujo. La célula de almacenamiento puede retirarse
entonces a lo largo de la flecha 304 en la dirección del eje
simétrico, en el campo B_{res} que todavía es en gran medida
homogéneo incluso con la sección superior retirada, sin que se
produzca una despolarización perceptible del gas durante el breve
tiempo que se necesita para la retira-
da.
da.
Con referencia a la figura 8, se muestra en ella,
en perspectiva, un recipiente de acuerdo con la invención con
simetría cilíndrica hexagonal en lugar de cilíndrica circular. El
recipiente 1 comprende un núcleo cilíndrico hexagonal 2 y tiene
partes separables superior 1.1 e inferior 1.2. Pueden disponerse
fuentes de campo magnético, zapatas de campo, etc., por ejemplo como
se describe para las variantes descritas en lo que antecede,
incluyendo, si fuese necesario, suplementos para combatir efectos de
borde al campo B_{o}.
El gas contenido en la célula de almacenamiento
diseñada de acuerdo con el método de la invención posee un grado
adecuado de polarización para las aplicaciones previstas después de
ser retirado dentro del fuerte campo magnético del aparato de
formación de imágenes por resonancia magnética nuclear.
Por tanto, esta invención proporciona un
dispositivo que permite el almacenamiento y el transporte de gases
polarizados por espín en largas distancias y durante largos períodos
de tiempo, tal como se requiere en particular para el uso previsto
en el campo de la medicina. En particular, la invención se
caracteriza por su construcción económica, diseño sencillo, máximo
volumen utilizable posible y muy poco peso, con lo que se
proporciona un blindaje seguro contra campos de dispersión externos.
La invención proporciona así, en primer lugar, medios que hacen
posible el uso comercial de ^{3}He y ^{129}Xe, en el campo de la
medicina, por ejemplo.
Respecto a futuros usos posibles de ^{3}He y
^{129}Xe en la medicina, se hace referencia particular al uso de
^{3}He y ^{129}Xe polarizados en la formación de excelentes
imágenes por resonancia magnética nuclear, en tres dimensiones, de
alta resolución, del sistema respiratorio humano.
Respecto de esta aplicación, se hace referencia a
las siguientes publicaciones, el contenido descrito de las cuales se
incluye por completo en esta solicitud:
- Bachert y otros, Magnetic Resonance
in Medicine 36: 192-196 (1996); y
- Ebert y otros, THE LANCET
347: 1297-1299 (1996).
Además, se presenta un imán compacto de
construcción liviana que proporciona un campo magnético que es
homogéneo en una amplia área, compacto, fácilmente transportable y
de coste relativamente bajo y que, en particular, satisface también
todos los requisitos en relación con el blindaje contra campos
magnéticos externos que puedan conducir a la despolarización del
espín nuclear. El uso de imanes permanentes pequeños comercialmente
disponibles representa una ventaja bastante decisiva tanto en
términos de construcción como de economía.
Además, está la permeabilidad extremadamente alta
y la baja remanencia del \mu-metal que en este
caso, se utiliza por primera vez para la construcción de zapatas
polares muy delgadas y, por tanto, más ligeras, y no obstante
altamente eficaces para la homogeneización del campo magnético.
El bajo flujo magnético permite también el uso de
un núcleo hecho de chapa delgada de hierro dulce que, al mismo
tiempo, debido a la forma de pote y a la posibilidad asociada de
conducción radial, blinda adecuadamente contra campos de
interferencia externos.
Esto quiere decir que, en esta invención, puede
obtenerse por primera vez un imán con una relación extremadamente
favorable de volumen de campo homogéneo a volumen total y de muy
poco peso.
En una forma de construcción ligeramente
inferior, las zapatas polares de hierro magnéticamente dulce pueden
utilizarse en lugar de las zapatas polares de
\mu-metal que, al tiempo que reducen la calidad
del campo, representan una variante más económica en términos de
precio. Es también posible sustituir los imanes permanentes por
bobinas de campo magnético que cumplan la misma función, para
generar el flujo necesario en los puntos requeridos dentro del imán
de pote.
Por último, se describe un método para retirar un
gas polarizado por espín desde la unidad de pote de acuerdo con la
invención, en el que se mantiene también el grado de polarización en
presencia de campos magnéticos externos, por ejemplo, los de un
aparato de formación de imágenes de resonancia magnética
nuclear.
Claims (47)
1. Un recipiente magnéticamente blindado (1) con
zapatas polares de homogeneización de campo magnético (10.1, 10.2)
dispuestas en posición paralela opuesta en un eje (S) del mismo, que
tiene dispuesto alrededor de dichas zapatas polares un núcleo
magnéticamente blindado (2), encerrando dichas zapatas polares y
dicho núcleo una cámara magnética (26), comprendiendo además dicho
recipiente fuentes de campo magnético (2.4,2.5) dispuestas alrededor
de dicho eje y radialmente distanciadas respecto del mismo, con lo
que existe dentro de dicha cámara campo magnético sustancialmente
homogéneo B_{o} orientado en la dirección de dicho eje y con lo
que hay un volumen utilizable dentro de dicha cámara, en que la
relación del gradiente de campo magnético en la dirección
transversal a dicho eje a dicho campo magnético B_{o} tiene un
valor de no más de 1,5 x 10^{-3}/cm.
2. Un recipiente según la reivindicación 1, en el
que dicha relación tiene un valor de no más de 7 x 10^{-4}/cm.
3. Un recipiente según cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, en el que la relación de dicho volumen
utilizable al volumen de dicha cámara (26) es mayor que 1:30.
4. Un recipiente según cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, en el que la relación de dicho volumen
utilizable al volumen de dicha cámara (26) es mayor que 1:1.
5. Un recipiente según cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, en el que la relación de dicho volumen
utilizable al volumen de dicha cámara (26) es mayor que 1:2.
6. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que dicho volumen utilizable es al
menos de 50 ml.
7. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que dicho volumen utilizable es al
menos de 100 ml.
8. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que dicho volumen utilizable es al
menos de 200 a 2000 ml.
9. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, en el que dichas zapatas polares (10.1,
10.2) son de \mu-metal o de hierro dulce.
10. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, en el que dicho núcleo (2) es de un material
que no es magnéticamente saturable a intensidades de campo magnético
por debajo de 1 Tesla.
11. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, en el que dicho núcleo (2) es de un material
que no es magnéticamente saturable a intensidades de campo magnético
por debajo de 2 Teslas.
12. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, en el que dichas fuentes de campo magnético
(2.5) están dispuestas alrededor de las periferias de cada una de
dichas zapatas polares (10.1, 10.2).
13. Un recipiente según la reivindicación 12, en
el que dichas fuentes de campo magnético están dispuestas entre la
pared lateral (2.2) y las paredes extremas (2.1.1, 2.1.2) del
núcleo.
14. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, en el que dichas fuentes de campo magnético
(2.4) están dispuestas alrededor de dicho eje (S) en un plano (4)
entre dichas zapatas polares (10.1,10.2).
15. Un recipiente según la reivindicación 14, en
el que dichas fuentes de campo magnético (2.4) están dispuestas
entre dos secciones (2.3) de dicho núcleo (2).
16. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, en el que un grupo de fuentes de campo
magnético (2.5) está dispuesto alrededor de las periferias de cada
una de dichas zapatas polares (10.1, 10.2) y otro grupo de fuentes
de campo magnético (2.5) está dispuesto alrededor de dicho eje (S)
en un plano (4) entre dichas zapatas polares (10.1,10.2).
17. Un recipiente según la reivindicación 16, en
el que dichos grupos (2.4,2.5) de fuentes de campo magnético están
dispuestos como se define en las reivindicaciones 12 y 14.
18. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 17, que comprende además una pantalla magnética
(40) dispuesta alrededor de dicho eje (S) dentro de dicho núcleo
(2).
19. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 18, que comprende además al menos un suplemento
dispuesto alrededor de dicho eje (S) dentro de dicho núcleo (2).
20. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, para el que la relación entre el peso
total del recipiente (1) y el volumen de la cámara magnética (26) no
es de más de 1 kg/l.
21. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, para el que la relación entre el peso
total del recipiente (1) y el volumen de la cámara magnética (26) no
es de más de 0,2 kg/l.
22. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, para el que la relación entre el peso
total del recipiente (1) y el volumen de la cámara magnética (26) no
es de más de 1/30 kg/l.
23. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que puede ser abierto y puede ser
cerrado herméticamente.
24. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que dichas zapatas polares
(10.1, 10.2) son circulares y dicho núcleo (2) es sustancialmente
cilíndrico.
25. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que dichas zapatas polares
(10.1, 10.2) están soportadas por elementos magnéticamente
resistentes (16).
26. Un recipiente según la reivindicación 25, en
el que dichos elementos (16) son de plástico poroso rígido.
27. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que comprende además una célula de
almacenamiento de gas (20) dispuesta en dicho volumen utilizable en
dicha cámara magnética (26).
28. Un recipiente según la reivindicación 27, en
el que al menos las paredes internas de dicha célula están formadas
de un material esencialmente libre de sustancias paramagnéticas.
29. Un recipiente según la reivindicación 28, en
el que dicho material es un vidrio con muy baja concentración de
hierro.
30. Un recipiente según la reivindicación 29, en
el que dicho vidrio tiene una concentración de hierro de menos de 20
ppm.
31. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones 27 a 30, en el que las paredes de dicha célula (20)
no están revestidas.
32. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones 27 a 31, en el que la pared de dicha célula de
almacenamiento (20) es de un vidrio con bajo contenido de hierro,
siendo el contenido de hierro lo suficientemente bajo como para que
la relación entre el tiempo de relajación de despolarización
relacionado con la pared T_{1}^{w} para ^{3}He polarizado por
espín nuclear y el volumen a área superficial interna de dicha
célula es de al menos 10 horas/cm.
33. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones 27 a 32, en el que dicha célula (20) está provista
de una válvula (22) para permitir la introducción y retirada de
gas.
34. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones 27 a 33, en el que dicha célula (20) contiene gas
polarizado por espín nuclear.
35. Un recipiente según la reivindicación 34, en
el que dicho gas es ^{3}He o ^{129}Xe o contiene ^{19}F,
^{13}C o ^{31}P.
36. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones 27 a 35, en el que dicha célula (20) tiene un
volumen interno de al menos 50 ml.
37. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones 27 a 35, en el que dicha célula (20) tiene un
volumen interno de entre 100 ml y 1l.
38. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes en forma transportable.
39. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que comprende además un sensor de
campo magnético (32) dispuesto dentro de dicha cámara magnética
(26).
40. Un recipiente según la reivindicación 39, que
comprende además medios para mover dicho sensor (32) con relación a
una célula de almacenamiento de gas (20) dispuesta en dicha cámara
magnética (26).
41. Un recipiente según la reivindicación 39, que
comprende además una fuente (30) para un campo magnético variable
con el tiempo dispuesto en dicha cámara magnética (26).
42. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que comprende demás un espaciador (12,
205) dispuesto de manera que mantiene dichas zapatas polares
(10.1,10.2) en relación paralela opuesta.
43. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que tiene una construcción de doble
casco (200.1,200.2), con lo que dicho núcleo (2) es proporcionado al
menos en parte por el casco interno (200.2).
44. Un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes en forma de un dispositivo magnético
(1) con un espacio interno que proporciona en su interior un campo
magnético blindado, en gran medida homogéneo, de gran volumen, con
lo que el dispositivo magnético (1) comprende placas de
\mu-metal de homogeneización en forma de zapatas
polares (10.1,10.2), en que puede conseguirse una relación de 1:1,5
entre el volumen utilizable del dispositivo magnético, dentro del
cual está presente un campo magnético homogéneo, y el volumen global
del dispositivo magnético, y dentro del volumen utilizable se cumple
la condición de homogeneidad
G_{r} \leq
1,5\ x\
10^{-3}/cm
con lo que G_{r} es el gradiente
relativo de campo magnético
transversal.
45. Una célula de almacenamiento de gas (20), que
contiene un gas polarizado por espín nuclear en un espacio de
almacenamiento de gas rodeado por una pared de célula, siendo la
pared de un material no revestido que en la superficie que hace
contacto con dicho espacio de almacenamiento de gas está
sustancialmente libre de sustancias paramagnéticas.
46. Una célula según la reivindicación 45, en la
que dicha pared es de un vidrio con bajo contenido de hierro, siendo
el contenido de hierro lo suficientemente bajo como para que la
relación entre el tiempo de relajación de despolarización
relacionado con la pared T_{1}^{w} para ^{3}He polarizado por
espín nuclear y el volumen a área superficial interna de dicha
célula es de al menos 10 horas/cm.
47. Un método para la retirada de un gas
polarizado por espín nuclear desde una célula de almacenamiento de
gas (20) en un recipiente según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 38, que comprende: (i) colocar dicho recipiente
con dicho eje (S) paralelo a la dirección de campo de un campo
magnético externo sustancialmente homogéneo; (ii) abrir dicho
recipiente retirando una parte que comprende una de dichas zapatas
polares (10.1); e (iii) retirar dicha célula (20) en la dirección de
dicho eje.
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