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Author: 楊曜齊
Thesis Title: 光激發3He超極化氣體在梯度磁場中之核磁共振研究
Advisor: 楊鴻昌
Yang, Hong-Chang
洪姮娥
Horng, Herng-Er
Degree: 碩士
Master
Department: 光電工程研究所
Graduate Institute of Electro-Optical Engineering
Thesis Publication Year: 2010
Academic Year: 98
Language: 中文
Number of pages: 48
Keywords (in Chinese): 激發極化鬆弛頻率梯度磁場
Thesis Type: Academic thesis/ dissertation
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  • 本篇論文藉由磁共振測量來了解光激發之光學腔之溫度、外加梯度磁場對於極化氣體物理特性的影響。此系統採用光學灌注的方法,加熱銣原子成蒸氣並激發銣原子氣體激化狀態,並且透過自旋交換耦合將3He超極化。光學灌注之光學腔採用硼矽酸鹽(Pyrex)玻璃製造並且可重覆填充,在腔內填入3He氣體、氮氣和少量銣金屬。我們研究超極化3He氣體在未加梯度磁場和施加Gz = 10~170 μT/m梯度磁場的作比較,發現當磁場梯度加大,極化率降低而NMR 線寬增寬、鬆弛變快,卻不影響3He與Rb的自旋交換率。再來改變光學腔溫度從145至190℃的環境下再和加入梯度磁場Gz = 100 μT/m分析各項物理特性,觀察溫度升高,3He 與Rb自旋交換率、極化率、 3He 鬆弛率變大,不影響NMR線寬。利用X-,Y-,Z-方向的梯度線圈提供梯度磁場,並改變梯度磁場方向,進行分析其頻譜並投影成像。所產生的圖形與我們圓柱型大致相符, 實心圓形不同部份推測可能是梯度磁場不均勻所致。

    第一章 緒論 1 第二章 實驗原理 2 2-1 光激發銣原子之自旋交換原理 2 2-1-1 銣原子的能階 2 2-1-2 光學激發(Optical Pumping)銣原子 3 2-1-3 Rb 與3He 自旋交換作用 4 2-2 核磁共振(NMR)原理 5 2-2-1 Larmor 頻率 5 2-2-2 波茲曼分布理論與磁矩強度 6 2-2-3 B1 脈衝,自旋晶格鬆弛時間與自旋自旋鬆弛時間 7 2-2-4 自由感應衰退(Free Induction Decay) 9 2-3 梯度 10 2-3-1 空間中的梯度分佈 10 2-3-2 電流與磁場梯度關係 11 2-4 MRI造影 12 2-4-1 Back-projection 12 2-4-2 中心頻率與線寬 13 第三章 實驗架構 16 3-1 極化氣體管路 16 3-2 光學腔的製作流程 17 3-3 光激發自旋交換與NMR 系統 21 3-4 實驗流程 26 第四章 實驗結果 27 4-1 3He極化量計算 27 4-2 不同梯度磁場對NMR訊號影響之比較 28 4-3 改變溫度對NMR訊號影響與在梯度磁場中的情形下之 比較 34 4-4 3He核磁共振造影 39 第五章 結論與未來展望 46 Reference 48

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