[发明专利]微型SERF型磁强计、其使用方法和应用

说明书

本发明提供了一种微型SERF型磁强计，及其使用方法和应用。通过采用微型SERF磁强计来对脑磁图进行采集，能够明显减小探测器与大脑间间距提高脑磁图的信噪比，相对现有SQUIDs制成的脑磁图有更高的灵敏度和信噪比以及空间分辨率；因不需要昂贵的制冷设备，则导致整个设备成本大大降低；最终实现低成本，无侵入式对脑磁图进行测绘用于临床医学的研究；应用于脑磁图测绘中，具有广阔的应用前景有取代现有SQUIDs脑磁仪的趋势；同时微型SERF磁强计也可用于对弱磁物质的探测和标定；基于SERF的超高灵敏度磁强计将取代现有依靠SQUIDs进行脑磁图测量，能够为临床脑磁图的广泛使用起到积极的推动。

技术领域

本发明属于磁源成像领域，具体涉及一种微型SERF型磁强计，及其使用方法和应用。

背景技术

目前在脑磁图成像领域主要基于超导量子干涉仪(SQUIDs)来对脑磁信号进行记录和成像。目前商业应用最为成熟的技术方案中，典型的基于超导量子干涉仪(SQUIDs)的脑磁仪需要近300个传感器，以及一系参考传感器对噪声进行消除，同时整个装置需要冷却至4.2K，每个通道单独记录，最终将所有通道的进行记录成像。主要存在以下问题：

一、传感器与脑部距离过远，而磁偶极矩信号随着距离呈三次方衰减，其磁偶极矩一阶信号、二阶信号依次随距离呈四次方、五次方的衰减，导致脑磁信噪比不高。

二、装置需要制冷至4.2K，需要昂贵的制冷设备。导致其不仅设备成本过高，而且日常维护成本也不低。

脑磁图的测量对临床医学有着重大的意义，此发明的目的就是为了将脑磁图能广泛应用于临床。但超导量子干涉仪(SQUIDs)存在如下缺点和不足：一、在脑磁测量中传感器与大脑距离过远。二，因需维持设备在超导条件下工作，需要复杂庞大的低温系统。

针对上述问题，本发明的目的在于如何制作满足脑磁图要求的微型SERF型原子磁强计。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种微型SERF型磁强计，及其使用方法和应用。

在阐述本发明内容之前，定义本文中所使用的术语如下：

术语“SERF”是指：Spin-Exchange Relaxation Free Regime，无自旋交换驰豫。

术语“淬灭气体”是指：带有很多振转能级的双原子分子气体。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种微型SERF型磁强计，所述磁强计包括：光路部分，原子气室部分和光电传感器信号采集部分；优选地，所述原子气室为碱金属原子气室；更优选地，所述原子气室为钾原子气室。

根据本发明第一方面的微型SERF型磁强计，其所述光路部分包括：激光器，保偏光纤，光纤耦合器，准直透镜，格兰·泰勒棱镜，折返棱镜和四分之一波片，其中，所述格兰·泰勒棱镜可替换为偏振分束棱镜。

优选地，所述原子气室部分采用高硼硅玻璃制作，气室内冲入一定大气压的淬灭气体；所述淬灭气体优选为双原子分子气体，更优选为氮气、氢气、氧气、氟气，最优选为氮气；和/或

所述淬灭气体的压强为0.01～10atm，优选为0.04～5atm，更优选为0.08～2atm，最优选为1atm。

更优选地，气室内还冲入缓冲气体，优选地：

所述缓冲气体为惰性气体，优选为以下一种或多种：氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氪气(Kr)、氙气(Xe)，最优选为氦气；和/或

所述缓冲气体和淬灭气体的配比为0.1～300：1，优选为0.1～100：1，更优选为0.1～10：1，最优选为0.39:1。