MXPA00001563A - Recipientes para polarizacion revestidos con sol-gel - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a una celda de polarización que estárevestida con un vidrio depositado de un sol-gel que se utiliza para hiperpolarizar gases nobles;la invención también incluye un método para hiperpolarizar gases utilizando la celda de polarización revestida con el vidrio depositado de un sol-gel;estas celdas de polarización también pueden incorporarse en contenedores que se utilizan para almacenamiento y transporte de los gases nobles hiperpolarizados.

Description

RECIPIENTES PARA POLARIZACIÓN REVESTIDOS CON SOL-GEL Esta solicitud reclama el beneficio de la solicitud provisional de E.U.A. No. 60/055,290, presentada el 13 de agosto de 1997. Esta invención se realizó con apoyo del gobierno de los Estados Unidos. El gobierno tiene ciertos derechos sobre la invención.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a métodos y aparatos para hiperpolarizar gases nobles. En particular, la invención se refiere a métodos para aparatos de fabpcación de vidrio útiles para hiperpolarizar gases nobles. El número y variedad de aplicaciones de los gases nobles, particularmente 3He y 129Xe, polarizados mediante bombeo óptico de intercambio de espín (Bhaskar et al. 1982; Happer et al. 1984) han aumentado rápidamente en los últimos años. Recientemente, las señales mejoradas de RMN de 129Xe, polarizado con láser, que son aproximadamente cinco órdenes de magnitud mayores que aquellas del 129Xe polarizado térmicamente, han hecho posible la primera imagen de resonancia magnética biológica de alta velocidad (MRI) de un gas (Albert et al. 1994), abriendo muchas nuevas vías de investigación. Históricamente, el 129Xe polarizado se ha utilizado para estudios de simetría fundamental (Chupp et al. 1994), estudios de relajación de espín nuclear de sólidos (Gatzke et al. 1993), espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RNM) de alta resolución (Raftery et al 1991), y polarización cruzada con otros núcleos (Gatzke et al. 1993; Driehuys et al. 1993; Long et al. 1993). El 3He polarizado es un objetivo nuclear importante (Anthony et al. 1993; Middleton, no publicado; Newbury et al. 1991 ; Newbury et al. 1992) y también ha demostrado ser un núcleo excelente para la fase de gas de MRI (Middleton et al. 1995). Todas estas aplicaciones requieren que las polarizaciones que no están en equilibrio de los núcleos de los gases nobles sean de larga vida, es decir, debe ser lenta la disminución de polarización al nivel de equilibrio térmico. Sin embargo, la interacción de los núcleos de gases nobles polarizados con superficies puede ocasionar una relajación rápida, con frecuencia dando como resultado tiempos T\ de relajación que son indeseablemente cortos. Comprender estos mecanismos, y planear métodos de inhibición de relajación, es vital para un progreso continuado en una gran variedad de experimentos que utilizan gases nobles polarizados. Bouchiat y Brossel identificaron la relajación del rubidio hiperpolarizado en revestimientos de parafina sobre las paredes de las celdas de resonancia de vidrio (Bouchiat et al. 1966). Esta relajación se atribuyó a la adsorción de rubidio sobre los revestimientos, conllevando a interacciones de despolarización tales como la interacción dipolo-dipolo entre el espín de electrones de los átomos de rubidio y el espín nuclear de los protones en el revestimiento. Este documento informa sobre una disminución de tales interacciones al sustituir las parafinas en (CD2)n por parafinas (CH2)n, es decir, deuterizando las parafinas. Sin embargo, Bouchiat y Brossel, no extrapolan en su trabajo y no hacen diferencias con relación a las interacciones potenciales de otros elementos con las parafinas o la reducción de las mismas1. Este documento tampoco indica si cualesquiera otros materiales poliméricos exhiben propiedades despolarizantes. Zeng y colaboradores tuvieron avances sustanciales en la reducción de la relajación de superficie de 129Xe introduciendo el uso de un agente de revestimiento de silicón SurfaSil (Zeng et al. 1983). Los tiempos de relajación del orden Ti de -20 min ahora se obtienen rutinariamente utilizando tales revestimientos. No obstante, estos tiempos de relajación aún son aproximadamente de dos órdenes de magnitud más cortos de lo que recientemente es posible para el 129Xe gaseoso a temperaturas y presiones normales. Se ha pensado que la incapacidad continuada de mejorar el tiempo de vida de los espines nucleares es atribuible a las impurezas paramagnéticas en las composiciones de revestimiento. Sin embargo, los esfuerzos para reducir la relajación eliminando tales impurezas han logrado pocos eventos satisfactorios. De esta manera, es evidente que es necesario tener una mejor comprensión de las interacciones de la superficie de 129Xe. Driehuys et al. Identificaron revestimientos poliméricos que mejoraban aun más las propiedades de los contenedores con respecto a los gases nobles polarizados. Véase, por ejemplo la patente de E.U.A. No. 5 612103. Los polímeros se modificaron para limitar la interacción de despolarización con las superficies del contenedor. Por ejemplo, se limitó el contacto con protones al proveer sustitutos que tengan un espín no-cero, por ejemplo, sustituyendo * - -£. '%:*. deuterio por protones. De manera alternativa, la permeabilidad se controló por la selección adecuada de materiales poliméricos de revestimiento. Como resultado, existe la necesidad de mejorar la producción y eficiencia de los procedimientos de hiperpolarización de gases nobles reduciendo las interacciones despolarizantes de los gases nobles con la superficie en el sistema de hiperpolapzación. La elaboración de materiales de sol-gel ya se conoce en la técnica. Véase, por ejemplo, Brinker et al. (1990). En particular, ya se conocen métodos para elaborar vidrios de sol-gel. Véase, por ejemplo, las patentes de E.U.A. Nos. 5 637507, 5 008219 y 4 385086, cuyas descripciones completas se incorporan en la presente por referencia. Tales materiales pueden aplicarse como revestimientos. Sin embargo, ninguno en la técnica, de los que los solicitantes actualmente están consientes, describe alguna utilidad de tales materiales en el contexto de la conservación de la polarización de los gases nobles. También existe una necesidad de aumentar la cantidad total de hiperpolarización en un gas noble reduciendo o contrarrestando las interacciones de despolarización entre el gas noble y el sistema físico circundante. Además, existe la necesidad de mejorar la duración de almacenamiento del gas noble hiperpolarizado reduciendo las interacciones de despolarización del gas noble con el contenedor de almacenamiento. Además, también existe la necesidad de mejorar la eficiencia de los métodos de imagen por resonancia magnética que requieren el uso de núcleos de gases nobles hiperpolarizados, disminuyendo la cantidad de interacciones físicas del gas noble con los sistemas isleos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En una modalidad, la invención es una celda de polarización para hiperpolarizar un gas noble, donde la celda de polarización tiene una superficie interior revestida con un revestimiento de vidrio depositado de un sol-gel. El gas noble preferiblemente es 129Xe o 3He. Se prefiere que el revestimiento de vidrio sea sustancialmente impermeable al gas noble y/o a los iones del material del que está elaborada la celda de polarización. Preferiblemente, la celda de polarización está hecha de por lo menos un material elegido del grupo que consiste en vidrios, cerámicas, materiales compuestos, metales. Preferiblemente, el revestimiento de vidrio es resistente a los álcalis. También, preferiblemente, el revestimiento de vidrio sustancialmente no tiene impurezas paramagnéticas u otras despolarizantes. Un revestimiento de vidrio que se prefiere especialmente es un vidrio de aluminosilicato. En otra modalidad, la invención es un método para hiperpolarizar un gas noble, que comprende: polarizar por espín un gas noble en una celda de polarización que tiene una superficie interior revestida con un revestimiento de vidrio depositado de un sol-gel. En otra modalidad de la invención, en un aparato para hiperpolarizar un gas noble, comprende: a) una fuente de energía láser; y b) una celda de polarización, la mejora consiste en un revestimiento de vidrio depositado de un sol-gel en la superficie interior de la celda de polarización. En otra modalidad adicional, la invención es un método para reducir la interacción de despolarización entre un gas noble hiperpolarizado y una superficie de un contenedor, que comprende proveer sobre la superficie del contenedor un revestimiento de vidrio depositado de un sol-gel. Preferiblemente, el contenedor es una celda de polarización, un conducto para transferir el gas noble hiperpolarizado, una reserva de acumulación para acumular el gas noble hiperpolarizado, o una reserva de almacenamiento para almacenar el gas noble hiperpolarizado. En una modalidad más, la invención es un aparato para contener un gas noble hiperpolarizado, donde el aparato tiene una superficie interior revestida con un revestimiento de vidrio depositado de un sol-gel. El aparato que se prefiere incluye, por ejemplo, una celda de polarización, un conducto para transferir el gas noble hiperpolarizado, una reserva de acumulación para acumular el gas noble hiperpolarizado o una reserva de almacenamiento para almacenar el gas noble hiperpolarizado. También se incluye, un contenedor para transporte o almacenamiento que tiene una superficie interior revestida con un revestimiento de vidrio depositado de un sol-gel adecuado para transportar o almacenar el gas noble hiperpolarizado. Como resultado, la invención provee un método y aparato para mejorar sustancialmente la producción y almacenamiento de gases nobles hiperpolarizados. Los revestimientos de vidrio sustancialmente reducen las interacciones de despolarización de los núcleos de gas noble polarizado con las superficie de los contenedores, como celdas de polarización, y disminuye las pérdidas de permeabilidad de los contenedores, así como las influencias degradantes asociadas con los procedimientos de hiperpolarización. Estas y otras ventajas de la presente invención se apreciarán a partir de la descripción detallada y los ejemplos que se establecen en la presente. La descripción detallada y los ejemplos mejoran la compresión de la invención, pero no tienen la intensión de limitar el alcance de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES QUE SE PREFIEREN Los métodos para producir gases nobles hiperpolarizados por intercambio de espín involucran el uso de un "recipiente de polarización" en donde el gas noble se mezcla con un vapor de átomos de metal alcalino, con frecuencia rubidio, y se irradian con láser. Típicamente, los recipientes de polarización están hechos de vidrio. Existen dos razones para esto. Primera, la luz de láser pasará fácilmente a través del vidrio. Segunda, cuando un gas hiperpolarizado como 3He o 129Xe está contenido recipientes de vidrio, tenderá a despolarizarse de manera relativamente lenta. Expuesto de otra manera, se dice que el "tiempo de relajación de espín" asociado con el vidrio es prolongado. La construcción de recipientes con tiempos de relajación de espín prolongados es importante para obtener y mantener altas polarizaciones al producir un gas hiperpolarizado. Se ha realizado esfuerzos considerables para la identificación de medios para revestir recipientes de vidrio para mejorar sus tiempos de relajación de espín asociados. Un esfuerzo tal dio como resultado los revestimientos poliméricos que se describen en la patente E.U.A. No. 5 612103. Pueden utilizarse otros materiales como revestimientos de oro. Se sospecha que la presencia de sitios paramagnéticos en la forma de diversas impurezas limita los tiempos de relajación de espín que pueden lograrse con diversos vidrios. Por ejemplo, ya se sabe que el fierro existe en cantidades de trazas en la mayoría de los vidrios. Sin embargo, producir un vidrio extremadamente puro no es trivial. En una modalidad, la invención involucra el uso de un vidrio disponible comercialmente, de pureza limitada, como la sustancia principal de la que está fabricado el recipiente de polarización. Siguiendo la fabricación del recipiente, la técnica de "sol-gel" se utiliza para depositar una capa muy pura de vidrio en el interior del recipiente. Esto se logra inyectando una solución en el recipiente acabado, permitiendo que se asiente durante algunas horas, removiendo la solución, y subsecuentemente calentando la muestra a cientos de grados centígrados para condensar el gel a una forma densa. El recipiente resultante presenta el gas noble polarizado con una superficie de vidrio particularmente de prístina, el cual da como resultado tiempos de relajación de espín más prolongados. Actualmente, al trabajar con 3He, los recipientes de polarización típicamente están hechos de un vidrio de aluminosilicato. Este tipo de vidrio es algo difícil de trabajar, y únicamente algunos sopladores de vidrio elegidos pueden fabricar recipientes aceptables. Al utilizar la presente invención, los recipientes pueden estar hechos de PYREX® u otros vidrios de manejo sencillo, subsecuentemente revestidos con un vidrio con las propiedades fisico-químicas deseadas. Por lo tanto, la invención no únicamente mejora el rendimiento de los recipientes que ya se están usando, también hace posible la fabricación de recipientes mucho más sencilla y económica. Los métodos para hiperpolarizar un gas noble ya se conocen en la técnica, incluyendo, por ejemplo, la polarización por intercambio de espín con un metal alcalino o por intercambio de metaestabilidad. Los métodos adecuados se describen en las patentes E.U.A. nos. 5 612 103, 5 545 396, 5 642 625 y 5 617860, cuyas descripciones se incorporan por referencia a la presente. Puede emplearse cualquier procedimiento de hiperpolarización de un gas noble, ya que se cree que los efectos de la invención son independientes del método por el cual se logra la hiperpolarización. Tales métodos incluyen, por ejemplo, interacciones de intercambio de espín con vapor de metal alcalino bombeado ópticamente. (Bhaskar et al. 1982; Cates et al. 1992; Bouchiat et al. 1960; Zeng et al. 1985). El bombeo óptico y el intercambio de espín pueden realizarse utilizando campos magnéticos aplicados de manera razonable de aproximadamente 1 G o más grandes. El bombeo en el agujero de imán RMN en los campos de diversas Tesla también es posible. El estado estable máximo de la polarización nuclear de 129Xe que puede lograrse depende de la constante de tiempo caracterizando el intercambio de espines con el metal alcalino y la constante de tiempo caracterizando la relajación (Ti) defetdo, por ejemplo, al contacto con las superficies de la celda de bombeo. Por ejemplo, con T?«20 min, polarizaciones de 20-40% pueden ponerse en práctica (Cates et al. 1990), y las polarizaciones de 90% o más deben poder obtenerse. El Ti prolongado del vidrio también permite que las muestras puedan manipularse, incluso almacenadas como hielos de Xe, (Cates et al. 1990), y transportarse en una escala de tiempo de horas o incluso días, sin pérdidas graves de magnetización. Incluso, la invención ahora permite mejoras en estas polarizaciones. Como se describió, el método de la invención puede usarse para revestir las superficies interiores de las celdas de polarización. Sin embargo, cualquier contenedor adaptado para usarse en el manejo de gases nobles hiperpolarizados puede beneficiarse al revestirse con vidrio por deposición de sol-gel, de conformidad con la invención. Por ejemplo, en aparatos en donde los conductos transportan gas hiperpolarizado desde la celda de polarización hacia otro contenedor, los conductos pueden revestirse para reducir la despolarización en la transferencia. También, en aparatos de acumulación de gas hiperpolarizado (por ejemplo, el aparato que se describe en la solicitud de E.U.A. no. de serie 08/622,865, cuya descripción completa se incorpora por referencia en la presente) el depósito que se usa para la acumulación puede revestirse con el vidrio. Además las cámaras o contenedores de transportación o almacenamiento pueden revertirse según se desee, lo cual es adecuado para el transporte o almacenamiento del gas noble hiperpolarizado. La composición de sol-gel puede depositarse sobre una superficie '- *• ." . zf' ' interior de un contenedor adaptado di* otra manera para contener un gas noble hiperpolarizado. La deposición puede realizarse por cualquier medio conocido en la técnica para revestir de manera efectiva la superficie con un material fluido, como, por ejemplo, inyección, llenado, inmersión, revestimiento por espín, etc. Debido a que el contacto entre el gas noble y la superficie del contenedor acabado será esencialmente continuo sobre la superficie completa, se prefiere que por lo menos una porción sustancial de la superficie esté revestida con el sol-gel. Muy preferiblemente, toda la superficie del contenedor se reviste con el sol-gel. El contenedor revestido puede dejarse añejar por diversas horas o más. Una vez que se ha completado sustancialmente el contacto del sol-gel con el contenedor, cualquier fluido en exceso puede evacuarse del contenedor. Un periodo de temperatura baja de calentamiento entonces puede imponerse sobre el contenedor revestido para proveer una fuerza mecánica agregada al revestimiento resultante. Posteriormente, puede realizarse la curación del sol-gel a la base de vidrio densificado esencialmente "sólido". La curación puede realizarse calentando el interior del contenedor a temperatura suficiente para ocasionar que el sol-gel se convierta en un vidrio densificado. Típicamente, la curación requiere que el material de sol-gel se caliente a una temperatura de cientos de grados centígrados (°C). La temperatura real que se requiere para la curación dependerá del material de vidrio que se deposite como revestimiento, y el grado de densificación que se logrará, las temperaturas más bajas producen materiales con menor grado de densificación. El método de la invención encuentra particular uso en el revestimiento de vidrio para contenedofés que de otra manera serían menos que óptimos para conservar la polarización del gas noble hiperpolarizado. Por ejemplo, el método puede utilizarse para mejorar sustancialmente las propiedades de los vidrios que de otra manera serían muy porosos o permeables al gas, problema que ha invadido las aplicaciones que involucran 3He polarizado. De manera alternativa, la calidad del vidrio estructural debe ser tal que las impurezas paramagnéticas sustanciales (por ejemplo, fierro) pueden estar presentes en el vidrio, lo cual puede inducir a la despolarización del gas noble. El método de la invención provee un revestimiento con prístina de vidrio de alta pureza para "sellar" efectivamente tales impurezas lejos del gas noble polarizado, limitando la lixiviación de las impurezas o la difusión del gas en la pared del contenedor, y de esta manera reduciendo adicionalmente las influencias despolarizantes. De esta manera, el método puede utilizarse para proveer un revestimiento de un tipo de vidrio sobre la superficie interior de un contenedor hecho de un tipo diferente de vidrio. Esto es útil en los casos donde es difícil la fabricación de la estructura de los recipientes utilizando ciertos tipos de vidrio, pero que es más sencillo utilizar vidrio más económico o de baja calidad. El revestimiento de sol-gel puede aplicarse a la estructura de recipiente formado previamente para proveer las propiedades deseadas. Ya se sabe, por ejemplo, que es difícil el soplado de vidrio de aluminosilicato, requiriendo experiencia especial. El método de la invención permite la elaboración de recipientes por soplado de vidrio de borosilicato convencional, lo que puede lograse más rápidamente, por aquéllos que no son fa- expertos, y con menos defectos. Por lo tanto, el costo de la fabricación del recipiente disminuye, y por ende, la práctica de hiperpolarización se hace más sencilla. El método y aparato de la invención también encuentra utilidad en aquellas aplicaciones en donde el procedimiento de polarización puede ejercer una degradación sustancial al llegar a la celda de polarización. Por ejemplo, en aquellos procedimientos donde se emplea un metal alcalino, como el rubidio, para inducir la polarización del gas noble por el método de intercambio de espín, la reactividad inherente del metal alcalino puede ocasionar la degradación de los vidrios como PYREX®. La invención permite la deposición de un vidrio que es resistente intrínsecamente a la reacción con un vapor de metal alcalino. Tales vidrios como los materiales de aluminosilicato poseen esta propiedad, y son especialmente deseables. El vidrio depositado del sol-gel puede depositarse sobre cualquier material con el que sea física o químicamente compatible. El revestimiento de vidrio puede depositarse sobre un substrato de materiales como vidrio, cerámica, sílice, silicio, metal y materiales compuestos. Se sabe que la adherencia al material del substrato depende de factores como la humectabilidad de la superficie y las propiedades de expansión térmica. De esta manera, se prefiere que el substrato y el revestimiento de vidrio tengan coeficientes similares de expansión térmica. Sin embargo, algunos coeficientes térmicos no son iguales y es aceptable, especialmente cuando se utilizan revestimientos relativamente delgados. Esto es importante para propósitos de asegurar una integridad estructural (fuerza mecánica) durante H fteóedimiento de curación, pero aún es más importante asegurar la estabilidad e integridad durante el procedimiento de hiperpolarización cuando las exposiciones repetidas a altas temperaturas son rutinarias. 5 El revestimiento de sol-gel puede depositarse en una sola aplicación con una curación subsecuente. De manera alternativa, el revestimiento de sol-gel puede depositarse en diversas aplicaciones. Por ejemplo, la superficie del contenedor puede hacer contacto con el sol-gel y dejar que seque, repitiendo estos pasos una o más veces antes de la curación. De manera alternativa, una pluralidad de aplicaciones completas incluyendo por lo menos los pasos de hacer contacto y curación pueden realizarse en series, de tal manera que un contenedor revestido pueda volver a revestirse y volver a curarse cualquier número de veces. El grosor del revestimiento sobre la superficie debe ser tal que sustancialmente minimice la interacción de despolarización con la superficie del contenedor. De esta manera, el revestimiento preferiblemente tiene un grosor suficiente para eliminar sustancialmente las interacciones con relación a la difusión del gas noble al substrato. El revestimiento debe ser suficiente para eliminar sustancialmente la migración de las impurezas paramagnéticas del substrato. También, el revestimiento debe ser suficientemente grueso para impartir al contenedor resistencia a los álcalis. Por lo tanto, el revestimiento de vidrio debe tener un grosor por lo menos de aproximadamente 0.1 nm (1nm=10"9 metros), preferiblemente por lo -5-k . menos cerca de 10 nm y muy preferiblemente por lo menos cerca de 10 nm. Se prefiere que los revestimientos se encuentren en la escala de cerca de 0.1 µm (1 µm=10"6 metros) a cerca de 10 µm. Un sol-gel muy preferido para usarse de conformidad con la invención es una solución que comprende AI(NO3)3*9H2O y Si(OC2H5)4 disuelto en etanol. Los componentes de la composición se hidrolizan en presencia de agua para proveer hidróxidos, los cuales posteriormente reaccionan para proveer una vidrio de aluminosilicato al momento de la curación. También pueden utilizarse otros materiales comparables y funcionalmente equivalentes a sol-gel. Por ejemplo, pueden emplearse otros metalalcóxidos, así como otros solventes orgánicos. La naturaleza del vidrio resultante puede controlarse ajustando el pH del sol-gel. De esta manera, pueden utilizarse catalizadores ácidos. La magnitud en el incremento del tiempo de relajación, hecha posible a través de la invención, ahora permite un incremento sustancial en la eficiencia de los procedimientos de hiperpolarización de gases nobles, así como un incremento en la eficiencia y puesta en práctica de los métodos que dependen del uso de gases nobles hiperpolarizados. Además de las implicaciones prácticas de mejoras en la tecnología de gases nobles polarizados, esta invención debe de ser de particular interés en el desarrollo adicional de procedimientos con base en RMN con gases nobles polarizados por láser. Particularmente, un procedimiento importante que ofrece ventajas sobre los tiempos de vida de polarización aumentados permitidos por la invención es la imagen de resonancia magnética nuclear médica de sistemas biológicos in vitro e in vivo, como las que se describen en la patente E.U.A. No. 5 545 396, lá descripción completa de la cual se incorpora a la presente por referencia.

EJEMPLO Un revestimiento ejemplar de sol-gel se describe con el propósito de ilustrar la invención. En 50 ml de etanol se disuelve 46.3 g de AI(NO3)3»9H2O. La mezcla se agita durante la noche para dar una solución homogénea. Se añade a la solución 12.9 g de Si(OC2H5) (tetraetilortosilicato o tetraetoxisilano) mezclando. La solución resultante da aproximadamente 10 g de AI2O3 y SiO2 en una concentración molar de 50% en etanol. Esta solución se diluye (una parte de solución neta a 50 partes de etanol) para proveer una solución de revestimiento. El factor de dilución puede ajustarse para controlar la viscosidad de la solución, con control concomitante del grosor del revestimiento. Se observa una ruptura más frecuentemente con películas más gruesas. El interior de una celda de polarización soplada de vidrio PYREX® hace contacto con la solución de revestimiento, llenando la celda con la solución. Después de dos horas, la solución se evacúa de la celda desechando el exceso. La celda en contacto posteriormente se cura durante la noche a una temperatura ligeramente elevada, por ejemplo de cerca de la temperatura ambiente a cerca de 100°C, preferiblemente cerca de 60°C, para impartir un grosor adicional al revestimiento antes del tratamiento a alta temperatura. Posteriormente, la celda revestida se somete a un tratamiento de calor a temperatura alta, elevando la temperatura a una velocidad d#!-R3 ?if? hasta 500°C, y se mantiene esa temperatura durante dos horas. La disminución lenta de la temperatura es preferible para evitar un impacto de calentamiento y la ruptura. El revestimiento curado es vidrio de aluminosilicato de pureza alta. Los solicitantes han determinado que el grosor del revestimiento resultante se encuentra en una escala de cerca de 0.2 µm a cerca de 0.6 µm cuando se calienta a una temperatura de 400°C o más. Una densificación completa del vidrio parece presentarse por un calentamiento de cerca de 400°C, con temperaturas más altas no produciendo densificación adicional importante. Las temperaturas bajas pueden emplearse si se desean revestimientos menos densos. El revestimiento de vidrio de aluminosilicato resultante del procedimiento descrito anteriormente es una barrera excelente a la migración iónica del substrato subyacente. Los solicitantes han calculado que la concentración de iones (por ejemplo iones de fierro) que migran del substrato de vidrio de borosilicato en el revestimiento completamente densificado caerá en una magnitud de 5 sobre una distancia de cerca de 10~4 µm. De esta manera, la difusión iónica se elimina sustancialmente. En el caso de que el vidrio no se densifique por completo, se esperara que la migración de iones sea mayor. De esta manera, mientras se ha descrito lo que se cree actualmente como las modalidades preferidas de la presente invención, los expertos en la técnica notaran que otras modalidades y modalidades adicionales pueden realizarse sin separarse del espíritu de la invención, y se tiene la intención de incluir todas las modificaciones y cambios dentro del alcance real de las reivindicaciones que se establecen a continuación.

BIBLIOGRAFÍA Las siguientes publicaciones, que se mencionan en la especificación, se incorporan a la presente por referencia por todo lo que describen: Albert MS, Cates GD, Driehuys B, Happer W, Saam B, Springer CS, y Wishnia A, Nature 370:188 (1994). Anthony PL, et al., Phys Rev Lett 71 :959 (1993). Bhaskar ND, Happer W, y McClelland T, Phys Rev Lett 49:25 (1982). Bouchiat MA, Carver TR, y Varnum CM, Phys Rev Lett 5:373 (1960). Bouchiat MA, and Brossel J, Phys Rev, 147:41 (1966). Brinker J and Scherer G, Sol-Gel Science and Technology, Academic Press (1990). Cates GD, Benton DR, Gatzke M, Happer W, Hasson KC, y Newbury NR, Phys Rev Lett, 65:2591 (1990). Cates GD, Fitzgerald RJ, Barton AS, Bogorad P, Gatzke M, Newbury NR y Saam B, Phys Rev A 45:4631 (1992). Chupp TE, Hoare RJ, Walsworth RL, and Wu B, Phys Rev Lett -¿ . -& " 72:2363 (1994). Driehuys B, Cates GD, HapperW, Mabuchi H, Saam B, Albert MS, y Wishnia A, Phys Lett A 184:88 (1993). Gatzke M, Cates GD, Driehuys B, Fox D, Harpper W, y Saam B, Phys Rev Lett 70: 690 (1993). Harpper W, Mirón E, Schaefer S, van Wijngaarden, y Zeng X, Phys Rev A 29:3092 (1984). Long HW, Gaede HC, Shore J, Reven L, Bowers CR, Kritzenberger J, Pietrass T, Pines A, Tang P, y Reimer JA, J Am Chem Soc 115:8491 (1993). Middleton H, Tesis de Doctorado en Física, Universidad de Princeton, no publicado. Middleton H, et al., Magnetic Resonance in Medicine 33:271 (1995). Newbury NR, et al., Phys Rev Lett 67:3219 (1991 ). Newbury NR, et al., Phys Rev Lett 69:391 (1992). Raftery D, Long H, Meersmann T, Grandinetti PJ, Reven L, y Pines A. Phys Rev Lett 66:584 (1991). Zeng X, Mirón E, van Wijngaarden WA, Schreiber D, y Happer W, P/?ys eft 96A:191 (1983). Zeng X, Wu Z, Cali T, Mirón E, Schreiber D, y Happer W, Phys Rev A 31 :260 (1985).

Claims (23)

NOVEDAD m ?? INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Una celda de polimerización para hiperpolarizar un gas noble, donde la celda de polimerización tiene una superficie interior revestida con un revestimiento de vidrio depositado de un sol-gel.

2.- Una celda de polarización para hiperpolarizar un gas noble de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque comprende una cantidad de uno o más 29Xe y 3He mantenidos en la misma.

3.- Una celda de polarización para hiperpolarizar un gas noble de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada además porque comprende una cantidad de metal alcalino mantenido en la misma.

4.- Una celda de polarización de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el revestimiento de vidrio es resistente a los álcalis.

5.- Una celda de polarización de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el revestimiento de vidrio sustancialmente no tiene impurezas despolarizantes.

6.- Una celda de polarización de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el revestimiento de vidrio es un vidrio de aluminosilicato.

7.- La celda de polarización de conformidad con la reivindicación 1 , *-- caracterizada además porque polarización está hecha de por lo menos un material elegido del grupo que consta de vidrios, cerámicas, materiales compuestos y metales.

8.- Un método para hiperpolarizar un gas noble, se comprende: una polarización por espín de gas noble en una celda de polarización que tiene una superficie interior revestida con un revestimiento de vidrio depositado de un sol-gel.

9.- Un aparato para hiperpolarizar un gas noble que comprende: a) una fuente de energía láser; b) una celda de polimerización, caracterizado además porque consta de un revestimiento de vidrio depositado de un sol-gel sobre una superficie de dicha celda de hiperpolarización.

10.- Un método para reducir la interacción de despolarización entre un gas noble hiperpolarizado y una superficie de un contenedor, que comprende proveer a la superficie del contenedor con un revestimiento de vidrio depositado de un sol-gel.

11.- El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque el contenedor es una celda de polarización, un conducto para transferir el gas noble hiperpolarizado, un contenedor para acumular el gas noble hiperpolarizado o un contenedor para almacenar el gas noble hiperpolarizado.

12.- Un aparato que tiene superficies interiores de contacto con un gas noble hiperpolarizado, caracterizado además porque por lo menos una porción de dichas superficies interiores de contacto con gas noble hiperpolarizado están revestidas con un revestimiento dé vidrio depositado de ur» sol-gel.

13.- Un aparato de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque comprende una cantidad de gas noble hiperpolarizado.

14.- Un aparato de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque dicho aparato es un contenedor para transporte o almacenamiento configurado para contener dicho gas noble hiperpolarizado en el mismo.

15.- Un aparato de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque dicho gas noble hiperpolarizado es 129Xe o 3He hiperpolarizado.

16.- Un método para fabricar una celda de polarización, que comprende los pasos de: insertar una cantidad de sol-gel fluido en una celda de polarización que tiene superficies internas que hacen contacto con un gas hiperpolarizado y por lo menos un puerto para recibir una cantidad de gas hiperpolarizado en el mismo; y depositar una cantidad de sol-gel insertado en una porción sustancial de las superficies que hacen contacto con el gas.

17.- Un método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque dicho método comprende el paso de calentar dicho sol-gel insertado a una temperatura de curación.

18.- Un método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque dicha celda de polarización se forma de un cuerpo de vidrio.

19.- Un método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque después de dicho paso de curación, la celda de polarización se configura para permitir que rayos láser emitidos pasen a través de una porción de dichas superficies revestidas que hacen contacto con el gas.

20.- Un método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque, después de dicho paso de curación, dicha celda de polarización se configura para inhibir la relajación de superficie atribuida para hacer contacto del gas hiperpolarizado en la misma.

21.- Un método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque la celda de polarización esté configurada para contener uno de 129Xe y 3He.

22.- Un método de conformidad con la reivindicación 19. Caracterizado además porque dicha celda de polarización revestida está configurada para contener el gas noble en la misma durante la polarización que se realiza vía intercambio de espín entre una cantidad de gas noble y una cantidad de metal alcalino excitado por los rayos láser emitidos.

23.- Un método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado además porque la celda de polarización revestida está configurada para inhibir la degradación de la integridad del revestimiento inducida por metal alcalino.