JP2000507689A - スピン分極された希ガスを製造するための大容量超分極装置 - Google Patents
スピン分極された希ガスを製造するための大容量超分極装置Info
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Abstract
Description
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.a)ポンピングチャンバを通して希ガスを含む標的ガスを流すことと、 b)超分極された希ガス流を得るために、アルカリ金属原子とのスピン交換 によって前記ポンピングチャンバにおいて前記の流れている希ガスを超分極させ ることと を含む流れている希ガスを超分極させる方法。 2.前記の流すことがアルカリ金属と希ガスの原子間のスピン交換時間τSEの約 0.5〜約5倍の前記希ガスの平均原子滞留時間を生じさせる速度で前記ポンピ ングチャンバを通して前記標的ガスを流すことを含んでいる、請求項1記載の方 法。 3.前記の流すことがアルカリ金属と希ガスの原子間のスピン交換時間τSEの約 1〜約3倍の前記希ガスの平均原子滞留時間を生じさせる速度で前記ポンピング チャンバを通して前記標的ガスを流すことを含んでいる、請求項2記載の方法。 4.前記の流すことが前記希ガスの前記超分極中に前記分極チャンバを通して前 記標的ガスを連続的に流すことを含んでいる、請求項1記載の方法。 5.さらに、多量の前記希ガスの超分極を許容するために前記ポンピングチャン バにおいて多量の前記標的ガスを一時的に分離することを含んでいる、請求項1 記載の方法。 6.2倍以上の量の前記の超分極された希ガスを生じさせるためには前記方法が 少なくとも2回実施される、請求項5記載の方法。 7.前記アルカリ金属原子がルビジウム、セシウム及びカリウム原子からなるグ ループから選択される、請求項1記載の方法。 8.前記希ガスが、少なくとも天然同位体存在度で129Xeを含有しているキセ ノンである、請求項1記載の方法。 9.前記希ガスが129Xeの天然同位体存在度より実質的に大きな割合の129Xe を含んでいるキセノンである、請求項8記載の方法。 10.前記希ガスが3Heの天然同位体存在度より実質的に大きな割合の3Heを 含んでいるヘリウムである、請求項1記載の方法。 11.前記標的ガスがさらに前記超分極中にアルカリ金属蛍光をクエンチするた めのクエンチガスを含んでいる、請求項1記載の方法。 12.前記クエンチガスが窒素又は水素である、請求項11記載の方法。 13.前記希ガスが129Xeを含んでおり、前記標的ガスがさらに前記アルカリ 金属原子の光吸収スペクトルのプレッシャーブロードニングを誘発するバッファ ガスを含んでいる、請求項11記載の方法。 14.前記バッファガスと前記クエンチガスとが相違している、請求項13記載 の方法。 15.前記バッファガスがヘリウム又は水素である、請求項11記載の方法。 16.前記標的ガスが約0.1%〜約5%の129Xe、約0.1%〜約30%の クエンチガスをヘリウムである残余とともに含んでいる、請求項11記載の方法 。 17.前記標的ガスが約1%の129Xe、約1%の窒素をヘリウムである残余と ともに含んでいる、請求項16記載の方法。 18.前記標的ガスが約0.1%〜約5%の129Xeを残余の窒素とともに含ん でいる、請求項11記載の方法。 19.前記方法がさらに前記超分極された希ガスを集積させることを含んでいる 、請求項1記載の方法。 20.前記希ガスが129Xeを含んでおり、前記の集積させることが前記129Xe を冷凍状態で集積させることを含んでいる、請求項19記載の方法。 21.高圧条件下で前記標的ガスを流すことを含んでいる、請求項1記載の方法 。 22.前記高圧条件が約1atm〜約30atmの圧を含んでいる、請求項21 記載の方法。 23.前記の流すことがさらにポンピングチャンバ内への標的ガスの進入前に前 記の流れている標的ガスを超分極させることを妨害する可能性のある不純物を除 去することを含んでいる、請求項1記載の方法。 24.前記の超分極させることが超分極中に前記の流れている標的ガスを加熱す るために前記ポンピングチャンバを加熱することを含んでいる、請求項1記載の 方法。 25.アルカリ金属原子とのスピン交換によって129Xeの超分極を誘導するた めに十分な条件下で、超分極された129Xeを生成するべく標的ガス中の129Xe を超分極させることを含んでなり、前記標的ガスが、 a)アルカリ金属蛍光をクエンチするための蛍光クエンチガスと、 b)アルカリ金属原子の光吸収スペクトルのプレッシャーブロードニングのた めのバッファガスと、 c)少なくとも天然同位体存在度で129Xeを含んでいるキセノンと を含んでいる、129Xeを超分極させる方法。 26.前記クエンチガスと前記バッファガスとが相違している、請求項25記載 の方法。 27.前記クエンチガスが窒素又は水素である、請求項25記載の方法。 28.前記バッファガスがヘリウム又は水素である、請求項25記載の方法。 29.前記の超分極させることが前記超分極中に前記標的ガスを流すことを含ん でいる、請求項25記載の方法。 30.前記標的ガスが約0.1%〜約5%の129Xe、約0.1%〜約30%の クエンチガスをヘリウムである残余とともに含んでいる、請求項25記載の方法 。 31.前記標的ガスが約1%の129Xe、約1%の窒素、ヘリウムである残余と ともに含んでいる、請求項30記載の方法。 32.a)希ガスを含む流れている標的ガスを送給できる標的ガス送給システム と、 b)光学的にポンピングされたアルカリ金属原子とのスピン交換によって流れ ている希ガスを超分極させるためのポンピングチャンバと、 c)前記ポンピングチャンバにおいて流れている希ガスを超分極させるための 超分極手段と を含んでなる希ガスを超分極させるための下記を含む装置。 33.前記標的ガス送給システムが圧力下で前記標的ガスを保持できるガス容器 を含んでいる、請求項32記載の装置。 34.前記標的ガス送給システムがさらに、前記ポンピングチャンバを通して標 的ガスを流す前に、前記標的ガスを前記超分極させることを妨害する可能性のあ る不純物を取り除くための標的ガス精製手段を含んでいる、請求項32記載の装 置。 35.前記装置がさらに、前記ポンピングチャンバから流れる超分極された希ガ スを受け入れることができる受け入れリザーバを含んでいる、請求項32記載の 装置。 36.前記受け入れリザーバが冷凍状態で129Xeを集積させるためのクライオ トラッピングアキュムレータを含んでいる、請求項35記載の装置。 37.前記装置が超分極中に前記ポンピングチャンバを通して前記標的ガスが流 れるようになっている、請求項32記載の装置。 38.前記装置が超分極中に前記ポンピングチャンバにおける多量の前記の流れ ている希ガスを制御可能に分離することができるようになっている、請求項32 記載の装置。 39.前記装置がアルカリ金属と希ガスの原子間のスピン交換時間τSEの約0. 5〜約5倍の前記ポンピングチャンバ内での前記希ガスの平均原子滞留時間を生 じさせるために十分な速度で前記ポンピングチャンバを通して前記標的ガスを送 給できるようになっている、請求項32記載の方法。 40.前記装置がアルカリ金属と希ガスの原子間のスピン交換時間τSEの約1〜 約3倍の前記ポンピングチャンバ内での前記希ガスの平均原子滞留時間を生じさ せるために十分な速度で前記ポンピングチャンバを通して前記標的ガスを送給で きるようになっている、請求項39記載の方法。 41.前記超分極手段がアルカリ金属原子とのスピン交換によって希ガスを超分 極させるために十分な量で前記ポンピングチャンバ内へ超分極放射線を送給する ことのできるレーザーシステムを含んでいる、請求項32記載の装置。 42.前記レーザーシステムがルビジウム、セシウム又はカリウム原子とのスピ ン交換によって前記希ガスを超分極させるために十分な量で前記ポンピングチャ ンバ内へ超分極放射線を送給することのできる少なくとも1つのレーザー源を含 んでいる、請求項41記載の装置。 43.前記レーザー源各々が1つのレーザーダイオードアレイを含んでいる、請 求項42記載の装置。 44.前記レーザーダイオードアレイが二次元レーザーダイオードアレイである 、請求項43記載の装置。 45.前記レーザーシステムが単一光軸に沿って対向する配置で2つのレーザー 源を含んでおり、前記ポンピングチャンバが両方のレーザー源からの放射線を受 け入れられるようになっている、請求項41記載の装置。 46.前記超分極手段がさらに前記レーザーシステムから前記ポンピングチャン バに放出された放射線を集束させるための放射線集束手段を含んでいる、請求項 41記載の装置。 47.前記集束手段がフレネルレンズを含んでいる、請求項46記載の装置。 48.前記ポンピングチャンバが円筒形、円錐形、又は切頭円錐形である、請求 項32記載の装置。 49.さらに前記ポンピングチャンバを加熱するための加熱手段を含んでいる、 請求項32記載の装置。 50.さらに超分極を監視するための手段を含んでいる、請求項32記載の装置 。 51.前記超分極監視手段がNMR偏光測定を実行するための手段を含んでいる 、請求項50記載の方法。 52.前記ポンピングチャンバがさらに蛍光観察窓を含んでいる、請求項32記 載の装置。 53.さらに前記蛍光観察窓を通して蛍光を監視するための蛍光監視手段を含ん でいる、請求項52記載の装置。 54.前記装置が高圧条件下で前記希ガスを使用して操作可能である、請求項3 2記載の装置。 55.前記装置が約1atm〜30atmのガス圧を使用して操作可能である、 請求項54記載の装置。 56.前記装置が超分極法中に適正なアルカリ金属蒸気の保持を許容するために 十分な量のアルカリ金属を含んでいる、請求項32記載の装置。 57.さらに超分極中に前記ポンピングチャンバへアルカリ金属蒸気を提供する ためのアルカリ金属気化器を含んでいる、請求項32記載の装置。 58.さらに前記ポンピングチャンバから流出した前記流動標的ガスからアルカ リ金属蒸気を回収するためのアルカリ金属還流手段を含んでいる、請求項32記 載の装置。 59.さらに超分極中に前記ポンピングチャンバを通してアルカリ金属を再循環 させるためのアルカリ金属再循環手段を含んでいる、請求項32記載の装置。 60.1)アルカリ金属原子とのスピン交換によって3Heを超分極させるため に十分な超分極放射線を送給することのできるレーザーシステムと、 2)超分極法の制御及び監視を可能にするコンピュータシステムと を含む超分極手段と、 1)高圧下で3Heを含む標的ガスを保持及び送給するための標的ガス送給シ ステムと、 2)前記標的ガス送給システムと流体連絡しているポンピングチャンバと を含んでなる交換可能な分極ユニットと を含んでおり、前記交換可能な分極ユニットが前記超分極手段と組合わさってそ れと共に作動可能であって、前記ポンピングチャンバが前記3Heの超分極のた めに前記ポンピングチャンバ内への前記レーザー源からの超分極放射線を受け入 れるように配向される、流れている3Heの超分極装置。 61.3Heを超分極させるために使用する装置であって、3Heを含んでいる標 的ガスの流動通過を許容するために適していてアルカリ金属原子とのスピン交換 により3Heを超分極させるために十分な超分極放射線が透過性であるポンピン グチャンバを含む取り外し可能な分極ユニットを含んでおり、前記分極ユニット が、前記分極ユニットがそれと噛み合っているときに前記ポンピングチャンバ内 へ超分極放射線を送給することのできるレーザーシステムを含んでいる超分極シ ステムと取り外し可能に組合わさるようになっている装置。 62.アルカリ金属原子とのスピン交換による3Heの超分極を可能にするため に十分な超分極放射線を送給できるレーザーシステムを含む超分極システムを含 んでおり、この超分極システムが、3Heを含む標的ガスの流れが通過できるよ うになっているポンピングチャンバを有する交換可能な分極ユニットに取り外し 可能に組合わさるようになっており、さらに該超分極システムは、前記分極ユニ ットがそれと組合わさっているとき、前記ポンピングチャンバ内へ超分極放射線 を送給することができることを特徴とする3Heの超分極装置。
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