Корзина пуста
Код товара: Power SLIM
Этот товар не продаётся или закончился
i18n_button_notify_when_nomenclature_availableДоставка и оплата
Москва
Отправим через три дня
Об этом товаре еще ничего не написали. Есть чем поделиться? Оставьте свой отзыв.
Задать вопросТочные характеристики, размеры, как установить, где применяется, подойдёт ли… Расскажем обо всём! 🙂
Тех. Поддержка
Любые вопросы от тех. консультаций до помощи с оформлением заказа.
Гарантия на все товары
Гарантия на товары от 6 месяцев до 3 лет. В случае брака, меняем товар без лишних вопросов.
Безопасные способы оплаты
Оплачивайте банковской картой, PayPal, банковским переводом или наличными при получении.
Доставка по всей России
Вы можете выбрать доставку курьером, Почтой России или в пункте самовывоза.
Контроль доставки
Качественно упакуем, передадим в отправку и будем следить за заказом до вручения.
Ксеноновые лампы J-Power с обманками HB4 предназначены для технически сложным автомобилей, которые препятствуют установке стандартных ксеноновых комплектов бортовой проверкой. Так называемые «обманки» позволяют обойти проверку и устанавливать ксенон на любой автомобиль.
J-Power с обманками HB4 существует в трёх вариантах расцветки: от бело-желтого до светло-голубого.
Принцип работы ксенона
Прежде всего, необходимо понять, что лампочки ксенон работают по принципиально иной технологии, чем галогенные лампы. В галогенных (традиционных лампах накаливания) свечение происходит из-за разогрева вольфрамовой нити, для повышения времени работы лампы в стеклянную колбу добавляется газ галоген. В лампах ксенон свечение происходит благодаря электрическому разряду через газ ксенон, который под высоким давлением закачан в герметичную колбу. Именно из-за разницы в давлении и напряжении отличается стоимость ксеноновых ламп. Вместе с тем, благодаря низкому тепловыделению, срок службы лампы ксенон значительно (до 5 раз) выше, чем у галогенной лампы. КПД лампочки ксенон приблизительно на 30% выше, чем у лампы накаливания, но для автовладельцев это не столь принципиально.
Продолжая перечислять достоинства ламп ксенон, стоит отметить, что они создают высокоинтенсивный (в три раза больше галогенной лампы) свет, спектр которого приблизительно соответствует дневному свету. Это приводит к двум положительным результатам. Во-первых, свет ксеноновой лампы легко «проходит» сквозь туман и снег (вот почему такие лампы, прежде всего, используются в качестве противотуманных фар). Во-вторых, такой оттенок света легче воспринимается человеческим глазом, значит, во время длительных поездок в темное время суток водитель будет меньше утомляться.
Цветовая температура ксенона
Ксеноновые лампы существенно отличаются по цветовой температуре спектра. Чаще всего водители выбирают лампы ксенон с температурой 4200-4300 К. Такие лампы дают самое «спокойное» свечение, теплый дневной свет. В последнее время многие водители все чаще устанавливают в фары лампы с цветовой температурой 4500-5800 К. Такие лампы дают холодный дневной свет. Автомобили, оснащенные такими фарами, очень хорошо заметны на дорогах, что, соответственно, повышает пассивную безопасность автомобиля. Последние два типа ламп по цветовой температуре относительно редко применяются. Это лампы, дающие свет в диапазоне от 6000 К до 8000 К. Они светятся голубым цветом, а не белым. Их уместно использовать в сочетании со специфическим тюнингом автомобиля.
Для того чтобы понять, какой ксенон выбрать, водитель должен учесть одно немаловажное обстоятельство. Ксеноновые лампы, в отличие от галогенных, не могут менять напряжение произвольным образом. Вот почему водителям предлагается выбрать между комплектами ксенона и комплектами биксенона. Комплект ксенона – это набор из двух ламп и двух блоков розжига ксенона. Такая комплектация позволяет одну лампу использовать для ближнего света, вторую – для дальнего. Биксенон совмещает в себе одну лампу и два блока розжига. Таким образом, биксенон может использоваться в качестве как ближнего, так и дальнего света. Технологические особенности обуславливают сравнительно высокую стоимость биксенона.
Блоки розжига
В таких осветительных элементах блок розжига даже более важен, чем колба с ксеноном. Блок розжига преобразует постоянное напряжение 12 В в краткосрочный импульс напряжением 25000 В, который позволяет «включить» газоразрядную дугу. При покупке комплектов ксенона или блоков розжига отдельно особое внимание стоит уделить тому, чтобы это устройство было исключительно высокого качества. Из-за высокого напряжения, которое испытывает на себе блок розжига ксенона, экономить на этом элементе не рекомендуется. На сегодняшний день на рынке представлены блоки розжига третьего, четвертого и пятого поколения. Блоки розжига четвертого поколения являются оптимальными по соотношению цена/качество. Пятое поколение блоков розжига отличаются компактным корпусом с повышенной изоляцией. Такие блоки розжига можно устанавливать не только на автомобили, но и на мотоциклы.
Популярные производители ксенона
Ряд зарубежных производителей изготавливают высококачественные комплекты ксенона. Популярными в России являются марки MAXLIGHT, SHO-ME, J-POWER, Acumen.
Корейские комплекты ксенона MAXLIGHT отличаются высоким качеством. Комплекты этого производителя оснащаются современными микросхемами, которые защищают лампы ксенон от перепадов напряжения или короткого замыкания. Эти комплекты отличаются высокой вибростойкостью и влагозащищенностью. Диапазон рабочих температур комплектов ксенона MAXLIGHT находятся в пределах от -40 до +105 °С.
Компания SHO-ME производит широкий спектр автомобильных аксессуаров: от парктроников до алкотестеров. На российском рынке эта компания присутствует уже 10 лет. За это время производитель заслужил доверие со стороны покупателей. При создании комплектов ксенона компания SHO-ME постоянно модернизирует технологию. Южнокорейский производитель учитывает технологические особенности российских автомобилей, что очень важно.
Производитель из Японии J-POWER создает комплекты ксенона с блоками розжига пятого поколения. Особое внимание в японской компании уделяют безопасности и практичности. Комплекты ксенона J-POWER можно устанавливать даже на скутер. Все соединительные элементы имеют специальную фиксацию, которая не позволяет им отключиться из-за сильной вибрации. Изначально высокий срок службы лампы ксенон в компании J-POWER увеличили еще больше за счет реализации сглаженного импульса запуска в блоке розжига.
Тайваньский производитель Acumen известен производством качественных комплектов ксенона, применяя новейшие разработки других производителей.
Москва
Каталог
ЭлектроникаОдеждаОбувьДом и садДетские товарыКрасота и здоровьеБытовая техникаСпорт и отдыхСтроительство и ремонтПродукты питанияАптекаТовары для животныхКнигиТуризм, рыбалка, охотаАвтотоварыМебельХобби и творчествоЮвелирные украшенияАксессуарыИгры и консолиКанцелярские товарыТовары для взрослыхАнтиквариат и коллекционированиеЦифровые товарыБытовая химия и гигиенаOzon ExpressМузыка и видеоАлкогольная продукцияАвтомобили и мототехникаOzon УслугиЭлектронные сигареты и товары для куренияOzon PremiumOzon GlobalТовары в РассрочкуПодарочные сертификатыУцененные товарыOzon CardСтрахование ОСАГОРеферальная программаOzon TravelРегулярная доставкаОzon ЗОЖДля меняDисконтOzon MerchOzon для бизнесаOzon КлубOzon LiveМамам и малышамТовары OzonOzon ЗаботаЭкотовары Везде 0Войти 0Заказы 0Избранное0Корзина 5.0 из 5 звезд Не самое лучшее, но тем не менее оно того стоит.
Автор MAFB94-01, 11 мая 2021 г.
Заводские лампы работают до тех пор, пока не пойдет дождь … всего 2200 люмен, при этом ярче, чем галогенные. , они недостаточно яркие для более высоких транспортных средств, таких как грузовики и внедорожники.
Вначале они имеют гораздо более синий цвет, чем заводские лампы, и им требуется примерно на 10 секунд больше времени для полного прогрева, в основном из-за их более холодного цвета и большей мощности.Так что запланируйте это перед тем, как начать ночь.
Модернизация всего на 10 Вт увеличивает световой поток примерно на 50% (2200 заводских против 3300 сейчас), и это сразу заметно, кроме того, более «холодный» цвет света дает гораздо лучший контраст для знаков, линий и объектов на дороге.
Лампу трудно заменить во время равноденствия из-за нехватки места. Снимите воздушный короб со стороны пассажира, и с этой стороны легко, но батарея делает сторону водителя более неприятной. Если бы мне пришлось сделать это снова, я бы, вероятно, вынул бы батарею перед тем, как начать.
Лампы имеют тенденцию на мгновение мигать, когда автостоп / пуск перезапускает двигатель. Они, конечно, имеют более высокую мощность, чем стандартные, и автомобиль не совсем обеспечивает им достаточно энергии, чтобы они оставались включенными, но я могу просто перевести переключатель в режим диапазона, установить на самую высокую передачу, а затем отключить автостоп, что является как я езжу на нем большую часть времени. Скорее всего, светодиодные версии устранят эту проблему, но я не хочу, чтобы они создавали темное пятно в моем светлом поле.
В целом, я очень доволен, теперь здесь, в сельской местности Огайо, будет намного легче увидеть животных.Знание, что продавец дает пожизненную гарантию, тоже очень хорошая сделка. 🙂
Ожидается, что в ближайшие десятилетия мировой спрос на ксенон (Xe), благородный газ, применяемый в электронике, освещении и медицинской промышленности, значительно возрастет. Однако низкая распространенность Xe в атмосфере Земли и дорогостоящий процесс криогенной дистилляции, который используется для коммерческого получения Xe путем разделения воздуха, ограничивают масштабы применения Xe. Разделение на основе физадсорбции с использованием пористых материалов могло бы стать жизнеспособной и рентабельной альтернативой криогенной дистилляции.В частности, металлоорганические каркасы (MOF) показали себя многообещающими как пористые твердые тела с высокой селективностью к Xe. В этом обзоре мы обсуждаем недавние достижения MOF в качестве адсорбентов для адсорбции и разделения благородных газов, а также роль компьютерного моделирования в поиске оптимальных материалов для адсорбции Xe.
ЦУР 9: Промышленность, инновации и инфраструктура
ЦУР 13: Климатические меры
металлоорганические каркасы
ксенон
адсорбция
разделение
анестезирующий газ
krypton переработка
разделение воздуха
установка медицинских изотопов
Рекомендуемые статьи Ссылки на статьи (0)
© 2018 Elsevier Inc.
Цитирование: Six JS, Hughes-Riley T, Stupic KF, Pavlovskaya GE, Meersmann T (2012) Pathway к свободному от криогена производству гиперполяризованного криптона-83 и ксенона-129. PLoS ONE 7 (11): e49927. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0049927
Редактор: Аарон Ален-Джон Голден, Медицинский колледж Альберта Эйнштейна, Соединенные Штаты Америки
Поступила: 02.05.2012; Одобрена: 16 октября 2012 г .; Опубликовано: 27 ноября 2012 г.
Авторские права: © 2012 Six et al.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.
Финансирование: Этот материал основан на работе, поддержанной Советом по медицинским исследованиям в рамках гранта № G05. Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.
Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.
Ядерно-магнитно-резонансная томография (МРТ) дыхательной системы с использованием гиперполяризованного (hp) 129 Xe все больше привлекает внимание в клинической практике [1], [2], [3], [4], [5] , [6] и доклинические исследования [7], [8], несмотря на связанную с этим более низкую интенсивность сигнала по сравнению с более устоявшейся МРТ hp 3 He [9], [10]. Hp 129 Xe предоставляет дополнительную информацию из-за своего химического сдвига и растворимости в тканях [11], а его привлекательность дополнительно повышается за счет ограниченной доступности изотопа He 3 [12], [13].Изотоп 83 Kr обладает ядерным электрическим квадрупольным моментом (eQ), который может позволить использовать hp 83 Kr в качестве поверхностно-чувствительного контрастного вещества и биомаркера [14], [15].
Оба изотопа благородных газов, 129 Xe (ядерный спин I = 1/2 ) и 83 Kr ( I = 9/2 ), могут быть гиперполяризованы посредством спин-обменной оптической накачки (SEOP) с щелочным металлом. пар [16], [17], [18], [19]. В качестве альтернативы динамическая поляризация ядра (ДЯП) на 1.Недавно было сообщено о температуре 2 K, которая позволяет производить не менее 7% hp 129 Xe [20]. Для SEOP благородные газы обычно разбавляют в смесях гелия и азота, а в случае 129 Xe ксенон высокого давления впоследствии отделяется от других газов с помощью цикла замораживания-оттаивания с использованием холодной ловушки при 77 K [5 ], [21], [22], [23]. Этот процесс не жизнеспособен для hp 83 Kr из-за его быстрой квадрупольной релаксации в замороженном состоянии [24], [25]. Хотя криогенное разделение HP 129 Xe несложно в лаборатории физики или химии с приемлемыми потерями [23], [26], было бы желательно исключить использование криогена, чтобы облегчить применение HP 129 Xe МРТ в типичных клинических и предварительных условиях. -клинические настройки.
Высокая концентрация благородных газов в газовых смесях SEOP снизит потребность в разделении газов и может открыть путь для МРТ благородных газов высокого давления без криогена. К сожалению, высокая плотность благородного газа, [NG], отрицательно влияет на полученную спиновую поляризацию благородного газа, P NG , потому что она снижает спиновую поляризацию электронов щелочных металлов в процессе SEOP. Неблагоприятное влияние [NG] на P NG дополнительно усугубляется уменьшением влияния [NG] на скорость спинового обмена, [21], [27], [28], [29], [30].Если криогенное разделение не проводится, существует компромисс между концентрацией благородного газа и полученной спиновой поляризацией. Например, спиновая поляризация приблизительно 1% была генерирована в ранее описанных экспериментах SEOP 83 Kr с использованием смеси 95% криптона с 5% N 2 . Снижение концентрации благородного газа до 25% криптона привело к четырехкратному увеличению спиновой поляризации, но сигнал MR не улучшился, поскольку увеличение поляризации было компенсировано разбавлением благородным газом [31].
Потенциальным решением головоломки для получения высоких значений P NG при высоких концентрациях благородных газов является снижение [NG] за счет уменьшения общего давления газовой смеси, содержащей высокий процент соответствующего благородного газа. Оптическая накачка намного ниже атмосферного давления была методом выбора во многих новаторских исследованиях SEOP [16], [17], [32], [33], [34], но SEOP низкого давления в значительной степени отказались с появлением мощные твердотельные лазеры, которые обеспечивают лучшую поляризацию при повышенных давлениях газа за счет уширения под давлением перехода рубидия D 1 .Однако стали доступны мощные лазеры на диодных решетках с суженной линией [28], [34], [35], которые делают расширение давления менее выгодным. Даже твердотельные лазеры без сужения (обычно с шириной линии 2 нм) выигрывают от 129 Xe SEOP при давлении газа ниже атмосферного, как ранее продемонстрировали Imai et al. [36]. К сожалению, высокая спиновая поляризация> 12% была получена (при давлении 15 кПа) только для смесей с низкой концентрацией ксенона, оставив криогенное разделение в качестве желательной стадии.Однако работа Imai et al. также продемонстрировали, что повторное сжатие HP 129 Xe до давления окружающей среды после SEOP возможно без значительных потерь в спиновой поляризации. Повторное сжатие благородного газа высокого давления до атмосферного давления было бы решающим шагом для предполагаемого использования SEOP низкого давления для приложений in vivo MRI.
В этой работе использовался SEOP [17] «остановленный поток» (пакетный режим). В отличие от «непрерывного потока» SEOP [5], [21], [22], [23], [37], [38], [39], [40], который технически более требователен [22], [23] ], [40], SEOP «остановленного потока» применяется к застойной газовой смеси до тех пор, пока не будет достигнута стационарная поляризация.Затем благородный газ высокого давления направляется путем выравнивания давления в предварительно откачанную камеру для магнитно-резонансного детектирования в высоком поле без повторного повышения давления. Преимущество «остановленного потока» 129 Xe SEOP было отмечено ранее [41], а недавно сообщалось об удивительно высокой спиновой поляризации 129 Xe [28]. За заметным исключением работы Fujiwara и соавторов [42], [43], при МРТ легких обычно используется газ высокого давления в дозированных объемах. Следовательно, SEOP с остановленным потоком может представлять интерес для приложений МРТ с применением Xe в легких hp 129 , в частности, если он обеспечивает некоторые преимущества по сравнению с существующими методами непрерывного потока.
На сегодняшний день SEOP с остановленным потоком — единственный жизнеспособный метод для гиперполяризации благородных газов с ядерным электрическим квадрупольным моментом, таким как 83 Kr [44], [45]. В этой публикации SEOP с остановленным потоком изучалась со смесями, содержащими 5–78% криптона или ксенона, при общем давлении газа от 5 до 200 кПа и выше. Текущая теория была применена для попытки качественной интерпретации экспериментальных данных.
Схема экспериментальной установки представлена на рис.1. Смеси, содержащие различные концентрации 129 Xe и 83 Kr, были гиперполяризованы в ячейках SEOP из боросиликатного стекла (длина = 120 мм, внутренний диаметр = 28 мм), содержащих ~ 1 г Rb (99,75%; Alfa Aesar, Heysham, England). , СОЕДИНЕННОЕ КОРОЛЕВСТВО). Ячейку SEOP помещали в алюминиевую печь с кварцевыми окнами, а температуру контролировали нагретым воздухом. Краевое поле сверхпроводящего магнита 9,4 Тл обеспечивало магнитное поле для процесса SEOP. Если не указано иное, лазерная система с диодной матрицей с суженной линией (30 Вт, 0.Модуль комет с шириной линии 25 нм, Spectral Physics, Санта-Клара, Калифорния, США), настроенный на переход D 1 Rb (794,7 нм), использовали для облучения ячейки SEOP коллимированным светом с круговой поляризацией мощностью 23,3 Вт (падающим при Ячейка SEOP).
Рис. 1. Экспериментальная установка, используемая для SEOP с остановленным потоком.
А . Переход к высокопольному обнаружению. Смесь HP переносится в ячейку обнаружения путем выравнивания давления после того, как смеси благородных газов гиперполяризованы в ячейке SEOP в течение периода времени t d с помощью метода SEOP с остановленным потоком. В . Схема оптических элементов, использованных на рис. 1А. Пластина λ / 2 и второй светоделитель использовались для управления лазерным излучением (B 4 ) на ячейку SEOP (т.е. регулировка отношения B 4 / B 3 — подробности измерений в зависимости от мощности см. раздел 2.2 ).
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0049927.g001
Устойчивое состояние, поляризация ядерного спина была достигнута через 6 минут для 129 Xe SEOP и примерно через 18 минут для 83 Kr SEOP.Однако из-за ограничений по времени было использовано время 83 Kr SEOP всего за 8 минут, что привело к завершению накопления на 80%, что подтверждено измерениями как при высоком, так и при низком давлении SEOP. Во время SEOP газовая смесь находилась внутри ячейки SEOP с закрытым клапаном 2 (см. Рис. 1A). Клапан 1 изначально оставался открытым для контроля давления, но был закрыт примерно за 2 минуты до подачи. Ячейка для обнаружения боросиликата и трубка для переноса PFA были откачаны (клапан 3 открыт) во время SEOP.После завершения SEOP клапан 3 был закрыт, а клапан 2 открыт. Выравнивание давления вызвало быструю передачу газа высокого давления по трубке из PFA диаметром 1,5 мм (внутренний диаметр) в боросиликатную ячейку обнаружения 15 мм. Ячейка обнаружения расположена внутри сверхпроводящего магнита 9,4 Тл и спектрометра Magritek Kea 2 (Веллингтон, Новая Зеландия) со специально изготовленными зондами, настроенными на резонансные частоты 129 Xe (110,5 МГц) и 83 Kr (15,4 МГц), где используется для обнаружения.
В дополнение к лазеру Comet с суженной линией, два широкополосных 30-ваттных когерентных (Санта-Клара, Калифорния, США) лазера с волоконной решеткой (FAP) также использовались в качестве несуженной лазерной системы (ширина линии 2 нм) для сравнения эффективности SEOP с Линия сужалась, кометный лазер.Из-за экспериментальной установки только 15,6 Вт мощности лазера FAP использовалось для облучения ячейки SEOP. Для правильного сравнения суженной и широкополосной лазерных систем мощность лазера суженного лазера была уменьшена, чтобы приблизительно соответствовать мощности широкополосной системы. На рис. 1B показаны оптические элементы, используемые для уменьшения мощности лазера Comet. Первый светоделитель на пути лазерного света присутствовал во всех экспериментах в этой работе и гарантировал, что только одна плоскость линейно поляризованного света будет продолжать движение к ячейке SEOP.Было обнаружено, что B 2 = 19 B 1 для высоколинейной поляризованной системы Comet и B 2 = B 1 для системы FAP (т. Е. Линейная поляризация не остается из-за прохождения через длинный оптоволоконный кабель. системы ФАП). Регулировка мощности лазера осуществлялась с помощью волновой пластины λ / 2, за которой следует второй светоделитель. Вращая пластину с λ / 2-волнами, можно было управлять отклонением лазерного излучения (B 3 ), что позволяло регулировать мощность лазерного излучения (B 4 ) ячейки SEOP без изменения профиля излучения (т.е.е. длина волны и пространственное распределение). Мощность падающего лазера измерялась в ячейке SEOP с помощью измерителя мощности Coherent PM150-50C с водяным охлаждением. Та же процедура регулировки мощности также использовалась для зависимых от мощности измерений, описанных в , раздел 4.9 .
Ширина линии поглощения рубидия в присутствии чистого криптона, ксенона, N 2 и смеси Xe — N 2 была измерена с помощью экспериментов по поглощению, аналогичных тем, которые были выполнены Дрихуисом и сотрудниками [46].Источник света накаливания с постоянным излучением в наблюдаемых длинах волн облучает ячейку SEOP вместо лазера. Волоконно-оптический кабель, ведущий к оптическому спектрометру HR2000 + Ocean Optics (Данидин, Флорида, США) со спектральным разрешением 0,04 нм, был помещен сзади кюветы SEOP для измерения ширины линии поглощения D 1 при 794,72–795,15. нм.
Температура ячейки SEOP внутри печи поддерживалась притоком нагретого воздуха около задней части ячейки.Две термопары, прикрепленные к ячейке SEOP, использовали для измерения температуры ячейки. Первая термопара была размещена в передней части ячейки (т.е. на расстоянии примерно 10 мм от окна, освещенного лазером), где она была тщательно экранирована от ИК-излучения, в то время как вторая термопара была расположена рядом с задней частью ячейки. Данные с двух термопар поступали в терморегулятор. При такой установке поступающий воздух с регулируемой температурой обеспечивал достаточно стабильные температурные условия, хотя фактическая температура внутри ячейки не могла быть определена.Температура измерялась на поверхности ячейки SEOP в местах расположения термопар во время линейных и установившихся процессов. Типичная разница температур в ячейке была менее 10 К после достижения стационарного режима.
Исследовательский класс Xe (естественное содержание 99,995%, 26,4% 129 Xe; Airgas, Реднор, Пенсильвания, США), Kr (естественное содержание 99,995%, 11,5% 83 Kr; Airgas, Реднор, Пенсильвания, США) и № 2 (99.999% чистоты, Air Liquide, Coleshill, UK) были использованы для приготовления газовых смесей, используемых в этом исследовании. Смеси с различным содержанием благородных газов были приготовлены до экспериментов SEOP с использованием специально созданной системы смешивания газов. «Стандартная смесь», описанная в раздел 2.6 , требовала использования гелия исследовательской степени чистоты (чистота 99,999%, Air Liquide, Coleshill, UK) в дополнение к другим газам.
Для определения фактического значения поляризации интегральные интенсивности сигналов благородных газов hp сравнивали с интегральной интенсивностью сигнала термически поляризованного образца соответствующего газа.Для измерения теплового ЯМР 83 Kr в пробирке из боросиликата диаметром 15 мм было давление 560 кПа природного газа Kr, что привело к температуре 298 К [47]. Данные были усреднены из 360 измерений с временем задержки повторного цикла 360 с между импульсами. Аналогичным образом, для теплового измерения 129 Xe в пробирке с образцом было повышено давление до 500 кПа, содержащее 4 амагата природного газа Xe и приблизительно 1 амагат O 2 , чтобы сократить время продольной релаксации до (при 4.7 Т [48]). Данные были усреднены из 120 измерений с задержкой повторного цикла 120 с между импульсами. Принимая во внимание различия в концентрации, давлении и количестве сканирований, интегральная интенсивность термических образцов сравнивалась с интегральной интенсивностью hp-образцов, чтобы получить усиление поляризации по сравнению с термической спиновой поляризацией.
Для ядер с произвольным спином I спиновая поляризация P в тепловом равновесии задается [45] 🙁 1) с гиромагнитным отношением, постоянной Больцмана и постоянной Планка.Уравнение 1 предполагает распределение населения Больцмана при высоких температурах, где выполняется условие, которое выполняется для термически поляризованных образцов, описанных выше. Обратите внимание, что термические образцы и «стандартная смесь» (описанная в , раздел 2.6, ) были повторно записаны с помощью другой системы ЯМР (Bruker, Avance III при 9,4 Тл), чтобы подтвердить полученные значения гиперполяризации с помощью спектрометра Kea 2.
Поляризация, генерируемая SEOP, может быть измерена с высокой точностью с помощью высокопольной ЯМР-спектроскопии.Однако значения поляризации будут разбегаться из-за колебаний в ячейке SEOP. Например, поверхность клетки будет «отверждаться» после перезагрузки металлическим рубидием, вероятно, из-за перераспределения конденсированного на поверхности Rb, и полученная гиперполяризация будет первоначально увеличиваться до нескольких часов для клеток, вновь загруженных рубидием. Кроме того, загрязнение кислородом, CO 2 или H 2 O приведет к медленному снижению достижимой гиперполяризации. Некоторые из ячеек, которые кажутся почти идентичными, приводят к немного разным значениям гиперполяризации.Из-за множества факторов, которые могут повлиять на эти измерения, выборка данных была рандомизирована во время отдельных частей эксперимента. Чтобы охарактеризовать экспериментальные изменения характеристик ячейки во времени, было получено значение поляризации для стандартной смеси (5% Xe, 5% N 2 , 90% He при 230 ± 20 кПа и 373 K). Это значение поляризации, усредненное по нескольким экспериментам, составило 44,0 ± 5,4% и в дальнейшем использовалось для проверки «контроля качества» данной ячейки SEOP. В ходе экспериментов использовались три разные ячейки SEOP, которые последовательно достигли значений поляризации в этом диапазоне.Если достижимая поляризация ячейки выходила за пределы этого диапазона, ее очищали и снова заполняли рубидием. Ошибки, указанные для измерений поляризации, основаны на ошибке стандартной смеси ± 5,4% и масштабированы соответствующим образом.
Анализ данных выполнялся с использованием программы Igor Pro Version 6.2 от Wavemetrics (Lake Oswego, OR, США). Параметры аппроксимации для спин-обменной оптической накачки были извлечены с использованием встроенных нелинейных алгоритмов аппроксимации методом наименьших квадратов.
Единица «амагат» для числовой плотности [M i ] атомов или молекул газовой фазы часто используется для удобства. В этой работе амагат определяется как плотность идеального газа при стандартном давлении и температуре 101,325 кПа и 273,15 К и, следовательно,. Обратите внимание, что амагат исторически определялся как плотность определенного газа при стандартном давлении и температуре, что приводило к несколько иному значению, например, для ксенона с [49].Небольшая разница менее 1% между двумя определениями указывает на почти идеальное поведение газа для ксенона в этих условиях.
Увеличение спиновой поляризации благородных газов в зависимости от общего уменьшения давления ожидается из [21], [50] 🙁 2) где — скорость оптической накачки, вызванная лазерным облучением атомов щелочного металла (т.е. атомов рубидия (Rb) с круговой поляризацией света на переходе D 1 при 794.7 нм для всех экспериментов, описанных в данной работе). В принципе, скорость является функцией положения в ячейке накачки из-за ослабления лазера в оптически толстой среде [39], [51], однако для целей этой работы для простоты предполагается усредненное значение, отмечая также наличие значительной газовой конвекции в ячейке SEOP [52]. Константа скорости описывает скорость спинового обмена и является скоростью продольной релаксации атомов благородного газа. Поляризация, P NG , увеличивается с увеличением времени SEOP, t p , до тех пор, пока вклад экспоненциального члена в уравнении.2 становится незначительным, и достигается установившееся значение поляризации P NG . Спиновая поляризация электронов Rb ограничена спин-деполяризующими столкновениями с атомами инертного газа, которые описываются константами удельной скорости газа (M i ), умноженными на плотность соответствующего газа,. Еще одним ограничением является улавливание излучения, описываемое константой скорости [30], которая дополнительно обсуждается ниже (см. , раздел 3.3, ), и константой скорости, которая вызвана взаимодействиями вращения спина (т.е.е. взаимодействие электронного спина Rb 5s с вращением молекулы Rb-M и — см. раздел 3.4 ). Основной вклад в деполяризацию Rb в газовой фазе при давлениях SEOP вносит бинарное столкновение атомов. Константы скорости, обусловленные этими взаимодействиями, напрямую зависят от плотности соответствующих атомов [33]. Константа скорости ксенона примерно в 500 раз больше, чем у молекулярного азота, и более чем на 3 порядка больше, чем у гелия (см. Таблицу 1).Точно так же константа скорости криптона в 100 раз выше, чем у молекулярного азота. Следовательно, даже в газовой смеси 95% азота и 5% криптона вклад молекулярного азота в общую релаксацию электронного спина Rb составляет лишь около 14% от общей релаксации газовой фазы, вызванной бинарными столкновениями. Более того, во всех других смесях, использованных в данной работе, предполагается, что вклад азота в 5s-спиновую деполяризацию электронов рубидия за счет бинарных столкновений составляет менее 4%.
В отличие от типичных экспериментов при высоком давлении SEOP, деполяризация спина электронов рубидия из-за столкновений атомов рубидия с атомами рубидия может вносить значительный вклад в деполяризацию Rb в газовой фазе при низких плотностях газа SEOP. Достаточно большая соответствующая константа скорости указывает на то, что за механизм релаксации ответственны электронные магнитные диполь-дипольные взаимодействия [51]. Деполяризация из-за столкновений Rb-Rb зависит от плотности числа рубидия [Rb] и, следовательно, является функцией температуры ячейки SEOP.Эмпирическое уравнение (заменяющее более старое аналогичное уравнение Киллиана [53]) для [Rb] в м −3 как функции температуры T в Кельвине имеет вид [54], [55] 🙁 3)
Используя уравнение. 3 получается, что при 373 К. Однако уравнение. 3 следует использовать с осторожностью при расчетах концентрации Rb, поскольку неопределенности возникают из-за сложности надлежащего контроля температуры внутри ячейки SEOP во время резонансного облучения мощным лазером, как поясняется далее в тексте (см. раздел 4.3 для обсуждения поправочного коэффициента, c Rb , к [Rb]).
Потенциальная неопределенность температуры совершенно несущественна для деполяризации рубидия в SEOP 129 Xe, поскольку плотность рубидия при температуре 373 K приводит к скорости релаксации, которая вносит вклад менее 2% в релаксацию газовой фазы Rb при самом низком уровне. давление (5 кПа) и самая низкая концентрация ксенона (5,0%). Значимость столкновений Rb-Rb для деполяризации Rb еще больше снижается по мере увеличения общего давления газа и концентрации ксенона.Однако в случае 83 Kr SEOP ситуация иная. Во-первых, константа скорости примерно в 5 раз меньше, что увеличивает относительную важность для деполяризации рубидия. Во-вторых, 83 Kr SEOP дает самую высокую поляризацию ядерного спина при 433 К и, согласно уравнению. 3,. Это приводит к 27-кратному увеличению концентрации Rb по сравнению с столкновениями Rb-Rb, поэтому они вносят значительный вклад в деполяризацию рубидия, в частности, при низких давлениях SEOP.Например, при общем давлении газа 30 кПа вклад в деполяризацию газовой фазы Rb колеблется от примерно 2% (для смеси с 74% криптона) до 5% (для смеси с 25% криптона) до примерно 20% для самой бедной ( 5%) смесь криптона. Поэтому неопределенности в температуре SEOP (и, следовательно, [Rb]) могут повлиять на второй член в уравнении. 2 для 83 Кр СЭОП.
Молекулярный азот является важным компонентом газовой смеси SEOP, потому что он может, в отличие от одноатомных благородных газов, рассеивать энергию из возбужденных электронных состояний рубидия в колебательные моды [32], [56].Этот путь безызлучательной релаксации снижает флуоресценцию рубидия в зависимости от числовой плотности N 2 [30]. В смесях SEOP с высокой плотностью рубидия [Rb] флуоресценция может быть вредной для спиновой поляризации Rb, потому что она может привести к захвату излучения, когда один падающий фотон с круговой поляризацией порождает множество рассеянных фотонов, поляризованных произвольно. Вагшул и Чупп [56] представили формулу, основанную на более ранней экспериментальной работе [57], которая количественно определяет степень тушения посредством N 2 .Небольшая модификация этой формулы, т. Е. Умножение на член из SEOP в отсутствие N 2 , приводит к выражению, аналогичному тому, которое сообщили Бруннер и его сотрудники [52] 🙁 4) где было получено в более раннем 129 Измерение Xe SEOP [30]. К сожалению, влияние мощности лазера, температуры ячейки, [Rb] и геометрии ячейки на сегодняшний день мало изучено. Предполагается, что эта работа обеспечивает хорошее приближение для 129 Xe SEOP при 373 K, но ожидается, что она будет значительно выше для 83 Kr SEOP при 433 K из-за сильно увеличенной плотности рубидия.Улавливание радиации может быть важным при SEOP при низком давлении и поэтому включено в уравнение. 2.
При более низких давлениях и, соответственно, больших временах жизни ван-дер-ваальсовых комплексов Rb-Xe, значительная потеря поляризации Rb вызывается взаимодействием вращения спина [58]. В формуле. 2 этот эффект представлен скоростью. Функциональную зависимость от давления и состава газа SEOP трудно определить количественно.Для газовой смеси SEOP с фиксированной концентрацией в режиме длительного срока службы (т.е. при очень низких давлениях) скорость релаксации будет увеличиваться с увеличением давления из-за усиленного комплексообразования. При достаточно высоком давлении достигается режим короткого времени жизни молекулы, и дальнейшее увеличение образования комплексов с увеличением давления будет компенсировано более высокими скоростями разрушения, что приведет к независимости от давления. В этом режиме сверхтонкое ядерно-электронное взаимодействие Rb ограничивает влияние спин-вращательной релаксации.Однако при дальнейшем увеличении давления режим очень короткого срока службы достигается с уменьшенным сверхтонким взаимодействием и, следовательно, начинает снова увеличиваться с увеличением давления, пока сверхтонкое взаимодействие не станет полностью незначительным. Для смеси 1% Xe, 1% N 2 и 98% He SEOP для кратковременного предела срока службы сообщалось о скорости 423 K (и примерно на 60% выше при 353 K) [58]. Это значение сопоставимо со значением, вызванным бинарными столкновениями в 129 Xe SEOP при 40 кПа и 373 K в смеси 5% Xe — 95% N 2 .Однако скорость релаксации зависит от смеси. Например, полная замена гелия азотом должна значительно сократить [59], поскольку N 2 облегчает распад ван-дер-ваальсова димера Rb-NG лучше, чем гелий. К сожалению, литературные данные для смесей, использованных в данной работе, отсутствуют. Условия SEOP в текущей работе могут привести к образованию короткоживущих или очень короткоживущих ван-дер-ваальсовых комплексов Rb-NG. Следовательно, в первом приближении и в рамках данной работы, будет считаться независимым от давления из-за его общей независимости от давления в пределе короткого срока службы и из-за его относительно небольшой зависимости от давления по сравнению с бинарной релаксацией в пределе очень короткого срока службы. .В режиме более низкого давления, где фактически преобладает скорость деполяризации Rb, это грубое приближение обречено на провал, поэтому экспериментальные данные соответствуют уравнению. 2 (или его модификации) в этом пределе давления не предпринимались.
Скорость спинового обмена является результатом дополнительных вкладов (1) спинового обмена в ван-дер-ваальсовых комплексах рубидий и благородный газ, который характеризуется константой скорости, и (2) спинового обмена, вызванного бинарными столкновениями, количественно определяемого средней скоростью бинарной системы. сечение спинового обмена.Литературные значения и для 83 Kr и 129 Xe перечислены в таблице 1 [18], [27], [60], [61], а формула. 5 показывает вклад обеих ставок в [27] 🙁 5)
Скорости и сопоставимы с их соответствующими скоростями при плотностях 0,25 амагат и 0,4 амагат соответственно (в отсутствие азота). В этом диапазоне плотностей димеры Ван-дер-Ваальса (опосредованные трехчастичными столкновениями) и бинарные столкновения вносят примерно равный вклад в спиновой обмен. Однако бинарные столкновения в конечном итоге будут доминировать в процессе спинового обмена, поскольку ожидается, что вклад ван-дер-ваальсовых комплексов будет уменьшаться с увеличением концентрации благородного газа и, следовательно, его плотности [NG].
Молекулы N 2 в смеси SEOP также способствуют распаду димера Rb-NG. Этот вклад количественно оценивается характеристическим отношением давлений, приведенным в таблице 1 с конкретными значениями для ксенона и криптона [18], [27], [62]. Параметр r в уравнении. 5 — отношение парциальных давлений (или отношение плотностей) смеси. Отношение b показывает, что разбавление ксенона азотом может быть полезным. Однако разбавление криптона азотом может быть вредным, потому что распад ван-дер-ваальсовых комплексов облегчается азотом в большей степени, чем криптоном.Однако обратите внимание, что азот по-прежнему полезен для 83 Kr SEOP из-за его эффекта гашения излучения (, раздел 3.3, ) и потому, что (, раздел 3.1, ).
Стационарная или почти стационарная спиновая поляризация была получена для смесей 129 Xe примерно через 6 минут SEOP при 373 K, а почти стационарное состояние (примерно 80%) было достигнуто после 8 минут SEOP для 83 Kr. смеси при 433 К.Стационарная поляризация P показана как функция полного давления SEOP на фиг. 2 и 3 для л.с. 83 Kr и л.с. 129 Xe соответственно. Поляризация благородного газа P обоих изотопов во всех смесях увеличивалась при снижении общего давления газа с 350 кПа до значения ниже атмосферного во всех исследованных смесях. Максимальная стационарная поляризация для hp 83 Kr была получена при общем давлении газа в диапазоне 35–50 кПа, в зависимости от используемой концентрации криптона.Точно так же максимум поляризации наблюдался для hp 129 Xe, однако при более низком диапазоне общего давления. Снижение давления ниже этих значений привело к быстрому падению стационарной поляризации благородных газов. Для облегчения следующих обсуждений давление SEOP, которое привело к наивысшей наблюдаемой стационарной поляризации, будет обозначено как. В таблице 2 перечислены различные смеси, соответствующее полное давление SEOP и соответствующее парциальное давление SEOP.
Рис. 2. 83 Спиновая поляризация Kr, P , как функция давления SEOP.
83 Спиновая поляризация Kr как функция давления в ячейке SEOP и объединенной числовой плотности ([Kr] + [N 2 ]) при 433 K для четырех различных газовых смесей. Пояснения к символам см. В легенде на рисунке. Данные поляризации подробно представлены в таблице 2. Анализ данных с использованием уравнения. 8 с параметрами подгонки и как показано сплошными линиями, а результирующие значения представлены в таблице 4.Подгонка данных также не была предпринята для значений намного ниже, чем; пунктирные линии — экстраполяция на диапазоны давления за пределами области фитинга.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0049927.g002
Рис. 3. 129 Поляризация спина Xe, P , как функция давления SEOP.
129 Поляризация спина Xe как функция давления в ячейке SEOP и объединенной числовой плотности ([Xe] + [N 2 ]) при 373 K для четырех различных газовых смесей.Объяснение символов см. В легенде на рисунке. Данные поляризации подробно представлены в таблице 2. A . Сплошные линии представляют анализ данных с формулой. 8. Экстраполяция этих теоретических кривых в диапазоны давлений за пределами аппроксимируемой области показана пунктирными линиями. В . Те же экспериментальные данные, что и в (A), но сплошные линии представляют теперь анализ данных с использованием уравнения. 8 с учетом зависимости поглощения Rb D 1 от давления посредством уравнения. 9.Экстраполяция к диапазонам давления за пределами подобранной области показана пунктирными линиями. Параметры подгонки для (A) и (B) представлены в таблицах 5A и 5B соответственно.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0049927.g003
Как видно из таблицы 2, максимальная поляризация 83 Kr была достигнута для смеси 5% криптона и 95% азота при SEOP. давление 54 кПа. Это чрезвычайно высокая спиновая поляризация для квадрупольной спиновой системы, наблюдаемая при температуре окружающей среды. 129 Xe SEOP при давлении 46 кПа с использованием смеси 5% ксенона приводил к спиновой поляризации. Оба результата были получены при облучении лазером мощностью 23,3 Вт, что дало плотность мощности 2,6 Вт / см 2 на переднем окне ячейки SEOP.
Поскольку благородные газы высокого давления остаются разбавленными без процесса криогенной сепарации, полученная поляризация не позволяет легко сравнивать с экспериментами, в которых используется криогенное разделение. Поэтому полезно определить кажущуюся поляризацию, P app , масштабированную до поляризации, P , в чистом благородном газе высокого давления, что приведет к тому же сигналу МРТ.(6)
Кажущаяся поляризация, P app , обеспечивает меру «полезной» спиновой поляризации в МР-экспериментах, если благородный газ HP не отделяется от азота после SEOP. В таблице 2 также перечислены видимые максимальные значения поляризации в установившемся состоянии. Наибольшее значение было получено для криптона, где смеси криптона 25% и 50% приводили в обоих случаях к. Смеси с 40% и 50% ксенона приводят к самым высоким значениям с. В случаях, когда аналогичные значения получены для разных смесей SEOP, по экономическим соображениям предпочтительнее будет смесь с более низкой концентрацией благородных газов, в частности, когда используются дорогие газы, обогащенные изотопами.
Обратите внимание, что максимальные поляризации, перечисленные в таблице 2, генерировались каждые 6 минут для hp 129 Xe и каждые 8 минут для hp 83 Kr (и со слегка увеличивающимися значениями для P Kr при времени SEOP до 18 мин. ). Однако идеальное время накачки для приложений МРТ может быть меньше этих значений, если поляризация может быть нарушена в пользу более быстрого повторения экспериментов.
Скорость трехчастичного спинового обмена и бинарное сечение более чем на два порядка меньше для системы Rb- 83 Kr, чем для системы Rb- 129 Xe.Результирующая малая скорость имеет два неблагоприятных последствия для 83 Kr SEOP, как предсказывается уравнением. 2. Во-первых, меньшая в присутствии более высокой скорости релаксации приводит к уменьшенной стационарной поляризации P для 83 Kr по сравнению с таковой для 129 Xe при идентичных в остальном условиях SEOP. Во-вторых, меньшие значения дополнительно приводят к более медленному нарастанию поляризации 83 Kr SEOP по сравнению с 129 Xe SEOP, тем самым увеличивая время повторения в приложениях МРТ.Чтобы хотя бы частично компенсировать этот эффект, необходимо повысить [Rb] за счет повышения температуры 83 Kr SEOP. В дополнение к увеличенному [Rb], дополнительное преимущество повышенных температур SEOP 83 Kr проистекает из уменьшенной квадрупольной релаксации 83 Kr на поверхности клетки, как обсуждается в Приложении 2 к вспомогательной информации S1. Было обнаружено, что до температуры 433 К выгода от повышенной скорости спинового обмена для SEOP 83 Kr перевешивает другие вредные эффекты, возникающие из-за повышенных температур.Напротив, было обнаружено, что температура 373 K дает самую высокую спиновую поляризацию 129 Xe в этой работе. Примерами неблагоприятных эффектов при более высоких температурах являются повышенная частота столкновений Rb-Rb, как обсуждается в , раздел 3.2, , и повышенное лазерное поглощение при возрастающей оптической плотности паровой фазы рубидия.
Скорость саморелаксации благородного газа трудно получить из опубликованных данных, поскольку она зависит от некоторых условий SEOP, например размеров ячейки SEOP и температуры ее поверхности.Однако комбинированные константы скорости могут быть извлечены из временной зависимости поляризации, полученной в экспериментах SEOP в соответствии с формулой. S1 в приложении 1 во вспомогательной информации S1 (т. Е. С использованием временной зависимости уравнения 2). В принципе, кривые нарастания могут быть измерены непосредственно внутри ячейки SEOP [28], [61], [63]. Однако в этой работе временная зависимость SEOP определяется с помощью дистанционно обнаруженных ЯМР-экспериментов (т.е. после переноса газа высокого давления в магнит с сильным полем), поскольку для существующей аппаратуры не требовалось дальнейших экспериментальных модификаций.Недостатком этой процедуры было то, что для измерения кривых нарастания требовалось много времени на точечные эксперименты. Данные экспериментов по извлечению инверсии 83 Kr SEOP (см. Приложение 1 в вспомогательной информации S1) показаны на рис. 4A, а константы скорости, полученные при подгонке с уравнением. S1 перечислены в таблице 3.
Рисунок 4. Восстановление инверсии 83 Kr и 129 Xe SEOP.
A. Восстановление инверсии поляризации 83 Kr по истечении времени SEOP, t p , для двух газовых смесей криптон-азот при различных давлениях SEOP.Объяснение символов см. В легенде на рисунке. B. Восстановление инверсии поляризации 129 Xe по истечении времени SEOP, t p , для двух газовых смесей ксенон-азот при различных давлениях SEOP. Данные восстановления инверсии как из (A), так и (B) были проанализированы с использованием уравнения. S1. Данные поляризации были нормализованы к их значениям для 83 Kr и для 129 Xe, чтобы визуально сравнить разницу скоростей смесей и давлений.Константы скорости, полученные при подборе как (A), так и (B), представлены в таблице 3.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0049927.g004
Коэффициенты спинового обмена, перечисленные в таблице 3, были рассчитаны с использованием уравнения. 5 с соответствующими литературными значениями, приведенными в таблице 1. Однако экспериментальное значение, полученное в результате экспериментов по извлечению инверсией для 83 Kr SEOP ниже 200 кПа, представляет проблему в сочетании с расчетными значениями скорости спинового обмена для определения первой фракции. в формуле.2,. Используя уравнение. 2 предсказывает верхний предел поляризации 83 Kr. В действительности, любое экспериментально измеренное значение для P Kr будет дополнительно уменьшено из-за P Rb <1 и из-за неполного (приблизительно 80%) накопления при мин в SEOP. При заметном расхождении экспериментальные данные показывают значения поляризации до и для смесей 5% и 25% криптона, соответственно (см. Рис. 2 и таблицу 2).
Расхождение между предсказанной максимально возможной поляризацией и наблюдаемой поляризацией может быть связано с неверными литературными данными в таблице 1, использованными для определения.Отметим, что литературные данные получены при температурных условиях, отличных от использованных в данной работе. Другой потенциальный виновник — неправильное значение [Rb], полученное из уравнения. 3 на основе измерений температуры вне камеры. Температура внутри ячейки при воздействии мощного лазерного излучения в присутствии жидкого металлического рубидия неизвестна. Вагшул и Чупп [51] отметили расхождение в два или более раз в [Rb] при условиях SEOP 129 Xe от предсказания по уравнению равновесного пара.Дальнейшие сомнения относительно определения [Rb] посредством внешних измерений температуры возникают из спектроскопических экспериментов КР, проведенных Хаппером и его сотрудниками, которые обеспечивают доступ к распределению температуры in situ в ячейке SEOP путем измерения вращательно-колебательной температуры N 2 [64 ]. Было обнаружено, что внутренние температуры существенно превышают измеренные снаружи на внешней поверхности ячейки. Наконец, численное моделирование [52] также рисует очень сложную картину о неравномерном распределении температуры внутри статической ячейки SEOP со значительно повышенными внутренними температурами.Та же, возможно, усиленная проблема может возникнуть для экспериментов 83 Kr SEOP, которые проводятся при внешней температуре ячейки 433 К. Поправочный коэффициент c Rb для концентрации рубидия из уравнения. 3 поэтому вводится для этой работы. Из несоответствия наблюдаемого и рассчитанного, описанного выше, следует, что c Rb > 2. Верхний предел поправочного коэффициента c Rb <8 получается из того факта, что он не может быть отрицательным. Кроме того, верхний предел может быть уменьшен до c Rb <6, если предположить, что скорость релаксации 83 Kr не значительно ниже типичных скоростей, найденных для 129 Xe в условиях SEOP.Дальнейшее определение c Rb для 83 Kr SEOP было невозможно из данных в этой работе, однако качественный результат арматуры на рис. 2 не сильно влияет в диапазоне 2
Сходство значений в таблице 3 для 83 Kr SEOP вызвано независимой от [Kr] константой скорости, которая доминирует над членом даже при низких давлениях для всех смесей криптона.В качестве давления вклад Ван-дер-Ваальса будет еще более маргинализирован. Как следствие, кривые восстановления инверсии 83 Kr SEOP на фиг. 4A демонстрируют аналогичную зависимость от времени при давлениях SEOP ниже 200 кПа. При 310 кПа комбинированная константа скорости увеличивается из-за увеличенной константы скорости релаксации. Функциональная форма зависимости давления исследуется в Приложении 2 к вспомогательной информации S1. Переписывая уравнение. S4 как функция плотности числа криптона и использование приводит к: (7)
В отличие от 83 Kr SEOP, временное поведение поляризации 129 Xe SEOP, показанное на рис. 4B, сильно зависит от общего давления и состава газа (см. Таблицу 3). Это наблюдение согласуется с предыдущей работой [28] и ожидалось, поскольку, т. Е. Вклад Ван-дер-Ваальса в скорость спинового обмена, вызванного столкновениями трех тел, играет более доминирующую роль для 129 Xe SEOP, чем для 83 Kr SEOP.Увеличение относительно скорости, вызванной столкновениями двух тел, приведет к более сильной зависимости плотности благородного газа для в уравнении. 5. Кроме того, временной масштаб восстановления инверсии увеличивается при низкой плотности ксенона по сравнению с 83 Kr (рис. 4A). Однако при высоком [Xe] уменьшается, и временная зависимость 129 Xe SEOP (то есть константа скорости) становится аналогичной зависимости 83 Kr SEOP при высоком [Kr]. Причина сходных значений B при высоких плотностях благородного газа, конечно, различна для двух изотопов: доминирующий член в 129 Xe SEOP заключается в том, что он уменьшается с [Xe], тогда как предполагается, что он не зависит от давления.С другой стороны, временная зависимость SEOP 83 Kr регулируется посредством увеличения [Kr], в то время как скорость 83 Kr в основном не зависит от давления.
Комбинированные константы скорости и скорости для 129 Xe, как указано в таблице 3, подразумевают, что поправочный коэффициент для [Rb], если он вообще необходим, должен быть обусловлен требованиями. Опять же, дальнейшее определение невозможно, и берется среднее значение диапазона. Кроме того, сделано предположение, что это вызвано, главным образом, взаимодействием с поверхностью и, следовательно, не зависит от давления и состава газа.Кажется, что это действительно так, за исключением данных, полученных при 50 кПа, которые сильно различаются. Однако для 129 Xe SEOP при этом давлении значения относительно малы по сравнению с B , и значительная ошибка не является маловероятной. Исключая данные 50 кПа и усредняя данные 180 кПа и 300 кПа, получаем , используя . Отметим, что из этого следует, что в лучшем согласии с данными Goodson et al. [28], которые ранее определяли в ячейке SEOP с покрытием. Однако, как будет обсуждаться в следующем разделе, точное значение не очень важно для описания 129 Xe SEOP в этой работе.
Качественный анализ данных, показанных на рис. 3A, был предпринят с формулой. 8, полученный из уравнения. 2 с учетом поправочного коэффициента на плотность рубидия,. Во время процедуры подгонки скорости и использовались в качестве подгоночного параметра с установленным поправочным коэффициентом и членом ядерной релаксации. В отличие от SEOP 83 Kr, который работает при температуре 433 K, срок улавливания излучения для SEOP 129 Xe может быть взят из литературных данных с помощью [30].Кроме того, длительность SEOP была достаточно большой, чтобы достичь значения поляризации в установившемся состоянии, и поэтому можно было установить f = 1. Остальные константы, используемые в процедуре подгонки, были взяты из таблицы 1 в случае множественного выбора по литературным данным использованы константы из справочника [27]. Полученные посадки в диапазоне давлений от 45 до 240 кПа показаны (сплошные линии) на рис. 3A (см. Также таблицу 5A, где указаны соответствующие параметры подгонки). Теоретические кривые были дополнительно расширены на весь диапазон давлений с использованием значений и полученных в результате подгонки (пунктирные линии).Хотя, подгонка кривых с использованием уравнения. 8, кажется, качественно описывает экспериментальное поведение на фиг. 3A, результаты, перечисленные в таблице 5A, не находятся в ожидаемом диапазоне. Константа скорости оптической накачки довольно высока, и значения константы скорости примерно на порядок выше, чем предыдущее значение в литературе для смеси 1% Xe, 1% N 2 и 98% He SEOP с температурой 353 K [ 58] (см. раздел 3.4 ). Кроме того, увеличение [Xe] и уменьшение [N 2 ] должно приводить к увеличению, однако, значения для смеси 78.2% Хе ниже для всех остальных смесей и показывает недопустимо большую ошибку.
Обратите внимание, что на общий вид общей формы аппроксимирующих кривых существенно не влияет (по крайней мере, в пределах диапазона), а итоговые значения для параметров аппроксимации существенно не меняются. Как правило, большее отношение делает первый член в уравнении. 8 менее важно для 129 Xe SEOP по сравнению с 83 Kr SEOP. Однако неудовлетворительные результаты аппроксимации данных уравнением.8 потребует некоторых дополнительных размышлений. Ширина линии поглощения рубидия D 1 может содержать важную информацию для второго члена в уравнении. 8 и может обеспечить лучшее понимание экспериментальных данных. Влияние ширины линии D 1 обсуждается в следующем разделе.
На рис. 5А показаны ИК-спектры поглощения рубидия в ячейке SEOP при освещении источником света накаливания.Спектры были получены при 433 К с чистым криптоном для трех давлений: 9 кПа, 68 кПа и 434 кПа. Только переход D 1 (т.е. переход при 794.7 нм) и его ширина линии имеют отношение к SEOP, исследованному в настоящей работе. Поведение давления для ширины линии D 1 показано на рис. 5B. Дальнейший теоретический анализ показывает, что функциональная форма [Xe] 1/3 , [Kr] 1/3 и [N 2 ] 1/3 обеспечивает достаточно хорошее описание поведения ширины линии поглощения в диапазоне исследуемый диапазон давления.Нелинейная зависимость линии Rb D 1 от зависимости плотности газа отличается от линейной зависимости плотности газа, обычно обнаруживаемой для переходов щелочного металла D 1 или D 2 (см., Например, [46], [65] ). Причина такого неожиданного поведения не исследовалась, и точное функциональное описание будет уточнено в будущих исследованиях.
Рис. 5. Зависимость ширины линии ИК-поглощения рубидия от давления газа.
А .ИК-спектр поглощения Rb в ячейке SEOP, содержащей чистый газ криптон, при 433 К и трех различных давлениях, как подробно описано в легенде к рисунку. Линии поглощения испытывают расширение под давлением и, в меньшей степени, смещение в сторону более высоких длин волн с увеличением давления. В . Rb D 1 Ширина линии поглощения как функция давления ячейки SEOP при 433 K для чистого криптона (сплошные красные треугольники), для чистого N 2 при 433 K (сплошные зеленые квадраты), для чистого ксенона при 373 K (сплошной черный кружки), а также для смеси 50% ксенона с 50% N 2 (белые черные кружки).Зависимость ширины линии поглощения от давления приближенно описывается штриховыми линиями. Уравнение 9 был сделан вывод из наблюдаемой зависимости ширины линии. Ширина линии суженного лазера и широкополосного лазера составляет 0,25 нм и 2,0 нм соответственно и обозначена на рисунке горизонтальными пунктирными линиями.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0049927.g005
На рис. 5В показано, что ширина линии в присутствии криптона или N 2 при 433 К намного шире, чем в присутствии ксенона. при 373 К.Ширина линии поглощения Rb с N 2 при 373 К была слишком близка к пределу разрешения используемого оптического спектрометра (т.е. 0,04 нм). Данные показывают, что все смеси криптона с азотом при 433 K должны приводить к уширению D 1 , которое намного превышает ширину линии лазера (0,25 нм — пунктирная линия на рис. 5B) при всех давлениях, указанных выше.
Однако для ксенона при 373 К ситуация иная, особенно в смесях с N 2 . В этих случаях ширина линии лазера может превышать ширину линии D 1 , и, таким образом, не вся мощность лазера будет поглощаться.Влияние ширины линии трудно определить количественно, в частности, потому что точное облучение в резонансе может быть невыгодным, как подробно исследовали Вагшул и Чупп [51] и недавно наблюдали для облучения высокой мощности Уайлдом с сотрудниками [66] и Гудсон и соавторы [67]. Однако для этой работы сделано простое предположение, что лазерное облучение с более широкой шириной линии, чем ширина линии D 1 , приведет к зависящей от давления скорости накачки, которая следует той же зависимости, что и сама ширина линии D 1 : (9) с как скорость оптической накачки при общей плотности газа 1 амагат.Константа скорости, зависящая от плотности, как определено в формуле. 9 заменяет в формуле. 8. Использование и в качестве подгоночных параметров при сохранении всех остальных параметров идентичных тем, которые использовались в разделе 4.6 , подгонка с помощью уравнения. 8 приводит к сплошным линиям, изображенным на фиг. 3B, со значениями констант скорости, перечисленными в таблице 5B. И снова теоретические кривые были расширены на весь диапазон давлений с использованием значений и полученных в результате подгонки (пунктирные линии). Результаты для перечисленных в Таблице 5B аналогичны предыдущим литературным значениям [30], полученным в аналогичных условиях, и кажутся постоянными для различных составов газа, за исключением самой высокой концентрации ксенона, где наблюдается явное падение результатов.Значение при 373 K для смеси с 5% в таблице 5 идентично литературным значениям для смеси 1% Xe, 1% N 2 и 98% He SEOP при 353 K [58]. Далее, с увеличением [Xe] значения для показывают монотонный рост. В целом, рассмотрение зависимости давления Rb D 1 (уравнение 9) в уравнении. 8 дает более реалистичные значения для и. Хотя на качественный вид аппроксимированных кривых на рис. 3A и 3B, удлиненная кривая (пунктирная линия) на фиг.3B дает лучшее описание наблюдаемых данных по сравнению с данными на фиг. 3A.
Следует еще раз отметить, что уравнение. 9 следует обращаться осторожно, поскольку он основан на ряде упрощающих предположений. Во-первых, ни форма линии перехода Rb D 1 с расширенным давлением, ни форма линии излучения суженного по частоте диодно-матричного лазера не являются лоренцевыми или иным образом прямо определены. Кроме того, при высокой концентрации и давлении ксенона ширина линии адсорбции начинает превышать ширину линии лазера, что приводит к обоснованности концепции, лежащей в основе уравнения.9 до конца. Это может иметь место, в частности, при высоких давлениях SEOP для смеси, содержащей 78,2% ксенона. Другой фактор, который здесь не рассматривается, — это сдвиг перехода D 1 , зависящий от давления. Для 129 Xe SEOP при 373 К этот сдвиг невелик, на 0,13 нм по сравнению с используемым диапазоном давлений для чистого ксенона. Хотя сдвиг больше при 433 К с 0,43 нм по сравнению с используемым диапазоном давления для криптона (см. Рис. 5A), он все еще невелик по сравнению с уширением линии D 1 .Несмотря на ограничение уравнения. 9, требуя дальнейшего уточнения в будущих исследованиях, текущая работа предполагает, что эффект расширения давления необходимо учитывать для правильного описания переменного давления 129 Xe SEOP с суженными лазерами.
Значения 83 Kr SEOP, перечисленные в таблице 4, изменяются примерно в 2,8 раза между используемыми газовыми смесями. Скорости, найденные в SEOP 129 Xe, приведенные в Таблице 5B, менее подвержены влиянию [Xe], за исключением смеси, содержащей 78.2% ксенон, где скорость значительно падает. Однако ничто в общей теории, изложенной в , разделе 3 , не дает оснований ожидать, что на нее влияет соотношение благородный газ и азот в различных смесях. Тем не менее, в то же время было отмечено, что температурный градиент между передней и задней частью ячейки SEOP изменялся при изменении смеси SEOP.
Зависящие от смеси изменения градиента температуры в ячейке SEOP могли быть вызваны различной теплопроводностью используемых газовых смесей.В экспериментальных условиях SEOP N 2 имеет примерно в 2,5 раза большую теплопроводность, чем криптон (и в 4,5 раза больше, чем ксенон) [68]. Следовательно, когда концентрация криптона или ксенона в ячейке SEOP увеличивается, уменьшение теплопроводности позволяет увеличить разницу температур между освещенной лазером передней частью ячейки SEOP и ее задней частью. Последствия этого температурного градиента неизвестны, но изменения локальной концентрации рубидия, тепловой конвекции и проникновения лазера, вероятно, приведут к различным конвекционным моделям внутри ячейки [52], [69].Отметим также, что теплоемкость N 2 более чем на 5/3 больше, чем у одноатомного благородного газа. Следовательно, соответствующие изменения между газовыми смесями могут потенциально иметь глубокое влияние на количественные измерения SEOP, и к сравнению данных между различными смесями благородных газов необходимо обращаться с большой осторожностью. Из-за более высокой температуры 83 Kr SEOP может быть более подвержен влиянию, чем 129 Xe SEOP.
Эффекты теплопроводности и теплоемкости могут объяснить значения, зависящие от смеси, но, конечно, также потребуют значений, зависящих от смеси.К сожалению, ограниченность данных в этой работе не делает разумным использование дополнительного подгоночного параметра, в частности, поскольку различия между значениями не слишком велики.
Однако серьезное беспокойство при подборе экспериментальных данных вызывает давление газа SEOP при температуре, и. К счастью, никакого влияния на градиент температуры ячейки насоса при изменении давления замечено не было. Кроме того, хорошо известное уравнение теплопроводности идеального газа имеет вид (10) где — средняя скорость молекул газа, — длина свободного пробега, — молярная теплоемкость при постоянном объеме, [M] плотность газа, а N A — число Авогадро.Теплопроводность идеального газа не зависит от давления, потому что плотность газа прямо пропорциональна давлению, а также не зависит от давления.
Влияние мощности лазера на поляризационные кривые показано на рис. 6. Мощность лазерного излучения регулировалась в линейно поляризованной части лазерного луча, вращая пластину, расположенную перед светоделителем (см. Экспериментальную часть или рис. .1Б). Эта процедура позволяла контролировать мощность лазерного излучения (падающего на ячейку SEOP) без изменения ширины линии, формы линии и схемы облучения (т. Е. Формы луча). Подгонка данных была выполнена с использованием уравнения. 8 таким же образом, как в разделе 4.7 , используя, как определено в формуле. 9. Параметр при мощности 23,3 Вт был взят из литературы [30] и масштабировался линейно с относительным уменьшением мощности лазера.
Рис. 6. 129 Поляризация Xe, P , зависимость от мощности лазера.
129 Поляризация спина Хе как функция давления ячейки SEOP для двух различных газовых смесей при четырех разных уровнях мощности лазера SEOP. Объяснение символов см. В легенде к рисунку. Мощность лазера измерялась перед ячейкой SEOP. Данные были проанализированы с использованием уравнения. 8 (с использованием уравнения 9) в пределах области подгонки (сплошные линии). Экстраполяции к диапазонам давления за пределами подобранной области показаны пунктирными линиями. Процедура подгонки обсуждается в разделе 4 .9 , а результаты анализа данных приведены в таблице 6.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0049927.g006
Измерения при мощности 23,3 Вт проводились с резервированием при тех же условиях накачки, что и для показанных смесей 5% и 50% Xe Рис. 3. результирующие скорости приведены в таблице 6 для двух смесей при различных уровнях мощности лазера.
Увеличение мощности лазера с 5,7 Вт до 23,3 Вт составляет 3,0 раза для 50% -ной смеси и составляет 2.6 раз для смеси 5% ксенона. Однако зависимость от мощности лазера (см. Рис. 6) более выражена для 50% -ной смеси (примерно 2,0-кратное увеличение поляризации от 5,7 до 23,3 Вт) по сравнению с 5% -ной газовой смесью ксенона (1,3-кратное увеличение). . Возрастающее значение мощности лазера для SEOP с более высокой концентрацией благородных газов связано со второй частью в формуле. 8, что делает значения (или) более релевантными для полученной поляризации, если деструктивные скорости высоки. Следовательно, более высокая мощность лазера особенно полезна для SEOP с более высокой концентрацией благородных газов.Это важное наблюдение для концепции SEOP, не содержащей криогенов.
На рис.7 показано сравнение результатов SEOP, полученных с лазерным модулем Comet с суженной линией (0,25 нм) с уменьшенной мощностью лазера (17,3 Вт) и с аналогичной мощностью (15,6 Вт), но с гораздо большей шириной линии (когерентный FAP, примерно 2 нм ширина линии). Данные были проанализированы с формулой. 8 таким же образом, как и выше, и полученные результаты для широкополосного лазера 129 Xe SEOP перечислены в таблице 6. Ясно, что сужение лазерной линии выгодно для SEOP, поскольку оно приводит к 9.Увеличение в 3 раза для смеси с 50% ксенона и до увеличения в 6,4 раза для смеси с 5% ксенона. Подобно тенденции мощности лазера, результирующее улучшение сужения сквозной линии особенно сильно для SEOP с высокой концентрацией ксенона. На рис. 7 наблюдается увеличение в 4,7 раза для смеси с 50% ксенона по сравнению с увеличением в 2,7 раза для смеси с 5% ксенона.
Рис. 7. 129 Поляризация Xe, P , зависимость от ширины линии лазера.
129 Поляризация спина Xe как функция давления ячейки SEOP с суженной линией (0.Ширина линии 25 нм, 17,3 Вт) и облучение лазером FAP (ширина линии 2 нм, 15,6 Вт). Данные были проанализированы с использованием формул. 8 и 9 для области подгонки, обозначенной сплошными линиями, как описано в разделе 4.9 . Экстраполяция с использованием полученных значений коэффициентов подгонки к диапазонам давлений за пределами диапазона подгонки показана пунктирными линиями. Результаты этого анализа данных перечислены в Таблице 6.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0049927.g007
Когда давление SEOP было снижено ниже (т.е. для 129 Kr SEOP и для 83 Kr SEOP) наблюдалось резкое уменьшение поляризации. Обратите внимание, что аппроксимация данных была ограничена указанными выше давлениями, однако простая экстраполяция аппроксимирующих кривых (высокого давления) в область более низкого давления показана пунктирными линиями на рис. 2 и 3. Эти расширения, кажется, дают очень хорошее описание поведения при низком давлении. Однако этот результат не следует истолковывать чрезмерно, в частности, поскольку предположение о константе не работает в областях с низким давлением (см. раздел 3.4 ). Скорость, вызванная взаимодействием спин-вращение, приведет к значительной деполяризации при более низком давлении, но ее влияние в данной работе переоценено, поскольку ее абсолютное значение будет уменьшаться с уменьшением давления.
Есть и другие эффекты, которые способствуют быстрому падению поляризации ниже. Захват излучения, обсуждаемый в , раздел 3.3 , снижает спиновую поляризацию электронов рубидия. Улавливание радиации будет увеличиваться с более низкими значениями, особенно в смесях с высокой концентрацией благородных газов (т.е.е. низкая концентрация N 2 ), как описано уравнением. 4.
Вклад в падение поляризации при давлениях ниже, который не учитывается в формуле. 8, может быть вызвано оптически плотным пограничным слоем рубидия на окне кюветы, которое освещается лазером. Этот слой уменьшит резонансный лазерный свет, проникающий в ячейку SEOP при любом давлении. Как продемонстрировали Вагшул и Чупп [51], его эффект особенно пагубен при низких давлениях, когда сечение резонансного поглощения рубидия очень велико, что приводит к почти полному поглощению резонансного лазерного света.Ситуацию можно облегчить, настроив лазер на (небольшое) нерезонансное освещение (не предпринимавшееся в данной работе) и используя очень высокие плотности мощности лазера [51]. В данной работе этот эффект не исследовался.
Кроме того, резкое падение P NG с уменьшением давления SEOP может быть вызвано резким увеличением релаксации рубидия из-за комбинации повышенной диффузии и релаксации стенок [33], [51]. Вклад диффузионных мод в релаксацию Rb в чистом азоте становится доминирующим и резко возрастает при давлениях ниже 50 кПа N 2 [51], т.е.е. при давлении чуть выше в текущей работе. Этот эффект в данной работе также не исследовался.
Эта работа продемонстрировала, что SEOP со смесями, содержащими высокие концентрации благородных газов, может создавать высокую спиновую поляризацию. Эта концепция может быть использована в качестве метода МРТ с благородными газами высокого давления без необходимости криогенного разделения. Однако недостатком этого метода является необходимость повторного сжатия благородных газов высокого давления после SEOP.Как было показано ранее Imai et al. [36], мембранные насосы могут использоваться для низкого давления 129 Xe SEOP без значительной деполяризации. В текущей работе было обнаружено, что рекомпрессия поддерживает примерно 80% поляризации 129 Xe и примерно 60% поляризации 83 Kr, таким образом снижаясь с 4,4% до примерно 2,6%.
Необходимы дальнейшие разработки, чтобы сделать повторное сжатие больших объемов доступным в обычном порядке. Ячейка SEOP, используемая в этой работе, имеет объем примерно 75 см 3 , а SEOP 129 Xe заполняется каждые 6 минут.Предполагая 80% -ный перенос газа, SEOP с 50% -ной смесью ксенона при 22 кПа (см. Таблицу 2) приводит к 1,8 см 3 / мин газа в л.с. (при температуре подачи 298 К) с кажущейся спиновой поляризацией 12,4%,. Аналогичным образом, SEOP с 25% криптона при 40 кПа приводит к эквивалентной скорости потока 2 см 3 / мин в л.с. газа с 2,6% кажущейся спиновой поляризацией.
Указанные выше поляризация и скорости были получены с помощью одного лазера мощностью 23,3 Вт (мощность падающего луча на входе в ячейку SEOP), и масштабирование объема должно быть возможным за счет увеличения мощности лазера и объема ячейки SEOP.В любом случае использование нескольких ячеек и лазеров увеличит объем газа высокого давления в единицу времени. Кроме того, временное хранение hp 129 Xe при температуре окружающей среды ранее было успешно продемонстрировано Саамом и его сотрудниками [70] как жизнеспособная альтернатива криогенному хранению. Необходимы дальнейшие исследования для изучения временного хранения hp 83 Kr.
Безкриогенное производство hp 83 Kr и hp 129 Xe для практических применений MRI возможно за счет SEOP с остановленным потоком с высокими концентрациями благородных газов при низком общем давлении газа.Без криогенного разделения кажущаяся поляризация (как определено в уравнении 6) была для hp 129 Xe при производительности 1,8 см 3 / мин газа hp (объем при 298 K). Соответственно, кажущаяся поляризация со скоростью 2 см 3 / мин была произведена для hp 83 Kr. Эти результаты были получены при мощности лазера 23,3 Вт (падающей на ячейку SEOP) и ширине линии лазера 0,25 нм. Повторное сжатие газов высокого давления после SEOP является необходимым этапом в этой методике, и предварительная работа привела к (для 129 Xe) и (для 83 Kr) после повторного сжатия.
Текущая теория (уравнение 2), по-видимому, обеспечивает разумное качественное описание зависимости поляризации от давления газа SEOP, хотя в этой работе использовались некоторые упрощения. В целом, практическое применение текущей теории выиграет, если будет доступно больше исследований и опубликованных данных. Например, мало что известно о фактическом параметре спин-вращения для различных газовых смесей. Кроме того, была бы очень полезна экспериментальная процедура для измерения распределения температуры в ячейке SEOP.В этой работе для анализа SEOP 83 Kr использовалось скорректированное значение плотности рубидия [Rb] (уравнение 8), что в 4 раза выше, чем его предсказанное равновесное значение при (внешне) измеренных температурах ячейки SEOP. Для анализа SEOP 129 Xe использовался поправочный коэффициент 1,3, хотя поправка оказалась менее важной по сравнению с 83 Kr SEOP. Плотность рубидия (и скорость накачки из-за связанных с ней изменений в проникновении лазера) также оказались зависимыми от смеси SEOP, эффект, приписываемый разной теплопроводности различных газовых смесей.Кроме того, зависимость ширины линии поглощения Rb D 1 от давления газа SEOP при 373 К была принята во внимание для аппроксимации данных hp 129 Xe (уравнение 9). Зависимость перехода Rb D 1 от давления оказалась несущественной для SEOP 83 Kr, поскольку ширина линии D 1 при 433 K намного шире, чем у суженного диодно-матричного лазера. Однако нелинейное уширение под давлением ширины линии Rb D 1 наблюдалось во всех случаях, и это неожиданное поведение требует дальнейшего изучения.
Высокая температура SEOP необходима для 83 Kr, чтобы увеличить скорость спинового обмена для 83 Kr и уменьшить скорость релаксации 83 Kr. Результаты экспериментов по восстановлению инверсии SEOP 83 Kr показывают, что релаксация поверхности является сильным фактором при SEOP ниже 200 кПа (обсуждение см. В Приложении 2 к вспомогательной информации S1). Следовательно, более высокая спиновая поляризация 83 Kr может быть получена за счет уменьшения отношения поверхности к объему с использованием более крупных ячеек SEOP, которые уменьшают и, таким образом, увеличивают отношение в формуле.2.
Этот метод выиграет от будущих разработок с упором на практические блоки повторного сжатия газа, в частности, для hp 83 Kr, и на ячейки SEOP большего объема для производства большего количества благородного газа высокого давления в течение заданного интервала времени. Более крупные ячейки SEOP, которые также могут улучшить поляризацию в SEOP 83 Kr, потребуют повышенной мощности лазера. Дальнейшее увеличение плотности мощности лазера при узкой ширине лазерной линии может быть особенно выгодным для SEOP с высокими концентрациями благородных газов, как показано в этой работе.Сужение лазерной линии примерно до 0,25 нм обеспечивает решающее увеличение поляризации 129 Xe по сравнению с SEOP с лазером 2 нм, и дальнейшее сужение, вероятно, будет полезно для 129 Xe SEOP при низких давлениях. Наконец, общие концепции производства благородных газов высокого давления без использования криогена никоим образом не ограничиваются SEOP с рубидием. SEOP с парами цезия [59], [71], [72] недавно было показано, что значительно увеличивает поляризацию 129 Xe по сравнению с SEOP с рубидием [29].Преимущества SEOP на парах цезия при низких давлениях газа, в частности с 83 Kr, все еще не исследованы.
Hoffert, M. I. et al. Пути передовых технологий к глобальной стабильности климата: энергия для парниковой планеты. Наука 298 , 981–987 (2002).
PubMed Central ОБЪЯВЛЕНИЯ CAS Статья Google ученый
Чу, С.& Маджумдар, А. Возможности и проблемы для устойчивого энергетического будущего. Природа 488 , 294–303 (2012).
ADS CAS Статья Google ученый
Ленцен, М. Энергия жизненного цикла и выбросы парниковых газов ядерной энергетики: обзор. Энерг. Беседы. Управлять. 49 , 2178–2199 (2008).
CAS Статья Google ученый
Soelberg, N.R. et al. Контроль радиоактивного йода и криптона на предприятиях по переработке ядерного топлива. Sci. Technol. Nucl. Ins. 2013 , 1–12 (2013).
Google ученый
Ин, Р. Т. Разделение газов с помощью процессов адсорбции Баттерворт-Хайнеманн (2013).
Керри, Ф. Г. Справочник по промышленным газам : разделение и очистка газов CRC Press (2007).
Лю Дж., Фернандес, К. А., Мартин, П. Ф., Таллапалли, П. К. и Страчан, Д. М. Двухколонный метод отделения Kr и Xe из отходящих газов процесса. Ind. Eng. Chem. Res. 53 , 12893–12899 (2014).
CAS Статья Google ученый
Таллапалли, П. К., Грейт, Дж. У. и Моткури, Р. К. Простое улавливание и высвобождение ксенона при комнатной температуре с использованием металлоорганического каркаса: сравнение с активированным углем. Chem. Commun. (Camb) 48 , 347–349 (2012).
CAS Статья Google ученый
Фернандес, К. А., Лю, Дж., Таллапалли, П. К. и Страчан, Д. М. Переключение селективности Kr / Xe в зависимости от температуры в металлоорганической структуре. J. Am. Chem. Soc. 134 , 9046–9049 (2012).
CAS Статья Google ученый
Bae, Y.S. et al. Высокая селективность по ксенону / криптону в металлоорганическом каркасе с небольшими порами и сильными центрами адсорбции. Micropor. Мезопор. Матер. 169 , 176–179 (2013).
CAS Статья Google ученый
Banerjee, D. et al. Возможности металлоорганических каркасов для разделения ксенона и криптона. В соотв. Chem. Res. 48 , 211–219 (2014).
Артикул Google ученый
Чен, Л.и другие. Разделение инертных газов и хиральных молекул путем селективного связывания в пористых органических клетках. Нац. Матер. 13 , 954–960 (2014).
ADS CAS Статья Google ученый
Chen, X. et al. Прямое наблюдение адсорбции Xe и Kr в Xe-селективном микропористом металлоорганическом каркасе. J. Am. Chem. Soc. 137 , 7007–7010 (2015).
CAS Статья Google ученый
Hulvey, Z.и другие. Адсорбция благородных газов в тримезате меди, HKUST-1: экспериментальное и расчетное исследование. J. Phys. Chem. C 117 , 20116–20126 (2013).
CAS Статья Google ученый
Лоулер, К.В., Халви, З. и Форстер, П.М. Формиаты нанопористых металлов для разделения криптона и ксенона. Chem. Commun. (Camb) 49 , 10959–10961 (2013).
CAS Статья Google ученый
Лю Дж., Страчан Д. М. и Таллапалли П. К. Повышенная адсорбция благородных газов в Ag @ MOF-74Ni. Chem. Commun. (Camb) 50 , 466–468 (2014).
CAS Статья Google ученый
Лю Дж., Таллапалли П. К. и Страчан Д. Металлоорганические каркасы для удаления Xe и Kr с заводов по переработке ядерного топлива. Langmuir 28 , 11584–11589 (2012).
CAS Статья Google ученый
Мик, С.Т., Тейч-МакГолдрик, С. Л., Перри, Дж. Дж., Грейтхаус, Дж. А. и Аллендорф, М. Д. Влияние поляризуемости на адсорбцию благородных газов при низких давлениях в моногалогенированных изоретикулярных металлоорганических каркасах. J. Phys. Chem. C 116 , 19765–19772 (2012).
CAS Статья Google ученый
Perry, J. J. et al. Адсорбция благородных газов в металлорганических каркасах, содержащих открытые центры металлов. J. Phys. Chem. С 118 , 11685–11698 (2014).
CAS Статья Google ученый
Wang, H. et al. Первый пример соразмерной адсорбции атомарного газа в MOF и эффективного отделения ксенона от других благородных газов. Chem. Sci. 5 , 620–624 (2014).
CAS Статья Google ученый
Xiong, S.S. et al. Гибкий каркас из тетразолата цинка, демонстрирующий способность дышать при адсорбции ксенона и избирательную адсорбцию ксенона над другими благородными газами. J. Mater. Chem. A 3 , 10747–10752 (2015).
CAS Статья Google ученый
Mueller, U. et al. Металлоорганические каркасы — перспективные промышленные применения. J. Mater. Chem. 16 , 626–636 (2006).
ADS MathSciNet CAS Статья Google ученый
Яги, О.M. et al. Ретикулярный синтез и дизайн новых материалов. Nature 423 , 705–714 (2003).
PubMed Central ОБЪЯВЛЕНИЯ CAS Статья Google ученый
Чжоу, Х.-К., Лонг, Дж. Р. и Яги, О. М. Введение в металлоорганические каркасы. Chem. Ред. 112 , 673–674 (2012).
PubMed Central CAS Статья Google ученый
Эддауди, М., Сава, Д. Ф., Юбанк, Дж. Ф., Адил, К. и Гилерм, В. Цеолитоподобные металлоорганические каркасы (ZMOF): конструкция, синтез и свойства. Chem. Soc. Ред. 44 , 228–249 (2015).
CAS Статья Google ученый
Фери Г. Гибридные пористые твердые тела: прошлое, настоящее, будущее. Chem. Soc. Ред. 37 , 191–214 (2008).
CAS Статья Google ученый
Джеймс, С.L. Металлоорганические каркасы. Chem. Soc. Ред. 32 , 276–288 (2003).
PubMed Central CAS Статья Google ученый
Китагава, С., Китаура, Р. и Норо, С.-и. Функциональные пористые координационные полимеры. Angew. Chem. Int. Эд. 43 , 2334–2375 (2004).
CAS Статья Google ученый
Ли, Дж.-R., Kuppler, R.J. и Zhou, H.-C. Селективная адсорбция и разделение газов в металлоорганических каркасах. Chem. Soc. Ред. 38 , 1477–1504 (2009).
CAS Статья Google ученый
Sumida, K. et al. Улавливание углекислого газа в металлоорганических каркасах. Chem. Ред. 112 , 724–781 (2012).
PubMed Central CAS Статья Google ученый
Ли Дж.и другие. Металлоорганические каркасные материалы как катализаторы. Chem. Soc. Ред. 38 , 1450–1459 (2009).
PubMed Central CAS Статья Google ученый
Kreno, L.E. et al. Металлоорганические каркасные материалы как химические сенсоры. Chem. Ред. 112 , 1105–1125 (2012).
CAS Статья Google ученый
Аллендорф, М.Д., Бауэр, К. А., Бхакта, Р. К. и Хоук, Р. Дж. Т. Люминесцентные металлоорганические каркасы. Chem. Soc. Ред. 38 , 1330–1352 (2009).
CAS Статья Google ученый
Моткури, Р. К. и др. Адсорбция фторуглеродов в иерархических пористых каркасах. Нац. Commun. 5 , 4368 (2014).
CAS Статья Google ученый
Райан П., Фарха, О. К., Бродбелт, Л. Дж. И Снурр, Р. К. Расчетный скрининг металлоорганических каркасов для разделения ксенона / криптона. Айче Дж. 57 , 1759–1766 (2011).
CAS Статья Google ученый
Van Heest, T., Teich-McGoldrick, SL, Greathouse, JA, Allendorf, MD и Sholl, DS Идентификация металлоорганических каркасных материалов для адсорбционного разделения инертных газов: применимость теории идеальных адсорбированных растворов (IAST ) и эффекты недоступных каркасных областей. J. Phys. Chem. С 116 , 13183–13195 (2012).
CAS Статья Google ученый
Сикора, Б. Дж., Уилмер, К. Э., Гринфилд, М. Л. и Снурр, Р. К. Термодинамический анализ селективности Xe / Kr в более чем 137 000 гипотетических металлоорганических каркасах. Chem. Sci. 3 , 2217 (2012).
CAS Статья Google ученый
Саймон, К.М., Меркадо, Р., Шнелл, С. К., Смит, Б. и Харанчик, М. Какие материалы лучше всего подходят для разделения смеси ксенон / криптон? Chem. Матер. 27 , 4459–4475 (2015).
CAS Статья Google ученый
Chung, Y.G. et al. Готовые к вычислениям экспериментальные металлоорганические каркасы: инструмент для высокопроизводительного скрининга нанопористых кристаллов. Chem. Матер. 26 , 6185–6192 (2014).
CAS Статья Google ученый
Wilmer, C.E. et al. Масштабный скрининг гипотетических металлоорганических каркасов. Нац. Chem. 4 , 83–89 (2012).
CAS Статья Google ученый
Банерджи, Д., Чжан, З. Дж., Плонка, А. М., Ли, Дж. И Париз, Дж. Б. Координационная структура кальция, имеющая постоянную пористость и высокую селективность по CO2 / N-2. Cryst Growth Des 12 , 2162–2165 (2012).
CAS Статья Google ученый
Howarth, A. J. et al. Химическая, термическая и механическая устойчивость металлоорганических каркасов. Нац. Rev. Mater. 1 , 15018 (2016).
ADS CAS Статья Google ученый
Deria, P. et al. Сверхпористые, водостойкие и дышащие металлоорганические каркасы на основе циркония с топологией ftw. J. Am. Chem. Soc. 137 , 13183–13190 (2015).
CAS Статья Google ученый
Kalidindi, S. B. et al. Химическая и структурная стабильность металлоорганических каркасов на основе циркония с большими трехмерными порами с помощью линкерной инженерии. Angew. Chem. Int. Эд. Англ. 127 , 223–228 (2015).
Артикул Google ученый
Киззи, А.К., Вонг-Фой, А. Г. и Мацгер, А. Дж. Влияние влажности на характеристики микропористых координационных полимеров в качестве адсорбентов для улавливания СО2. Langmuir 27 , 6368–6373 (2011).
CAS Статья Google ученый
Ву, Х., Гонг, К., Олсон, Д. Х. и Ли, Дж. Адсорбция соразмерных углеводородов и спиртов в микропористых металлоорганических каркасах. Chem. Ред. 112 , 836–868 (2012).
CAS Статья Google ученый
Banerjee, D. et al. Прямое структурное свидетельство соразмерного перехода адсорбции углеводородов в микропористый металлорганический каркас. Chem. Sci. 7 , 759–765 (2016).
CAS Статья Google ученый
Plonka, A. M. et al. Механизмы адсорбции легких углеводородов в двух микропористых металлоорганических каркасах на основе кальция. Chem. Матер. 28 , 1636–1646 (2016).
CAS Статья Google ученый
Френкель Д. и Смит Б. Понимание молекулярного моделирования: от алгоритмов к приложениям Academic Press (2001).
Боато Г. и Казанова Г. Самосогласованный набор молекулярных параметров для неона, аргона, криптона и ксенона. Physica 27 , 571 — & (1961).
ADS CAS Статья Google ученый
Рапп, А. К., Кейсвит, К. Дж., Колвелл, К. С., Годдард, В. А. и Скифф, В. М. Уфф полное силовое поле периодической таблицы для молекулярной механики и молекулярно-динамического моделирования. J. Am. Chem. Soc. 114 , 10024–10035 (1992).
CAS Статья Google ученый
Вик, К.Д., Мартин, М. Г. и Зипманн, Дж. И. Переносимые потенциалы для фазовых равновесий. 4. Единоатомное описание линейных и разветвленных алкенов и алкилбензолов. J. Phys. Chem. В 104 , 8008–8016 (2000).
CAS Статья Google ученый
Майо, С. Л., Олафсон, Б. Д. и Годдард, В. А. Дрейдинг — общее силовое поле для молекулярного моделирования. J. Phys. Chem. 94 , 8897–8909 (1990).
CAS Статья Google ученый
Виллемс, Т. Ф., Райкрофт, К., Кази, М., Меза, Дж. К. и Харанчик, М. Алгоритмы и инструменты для высокопроизводительного геометрического анализа кристаллических пористых материалов. Micropor. Мезопор. Матер. 149 , 134–141 (2012).
CAS Статья Google ученый
Пинейро, М., Мартин, Р.Л., Рикрофт, К. Х. и Гаранчик, М. Геометрический анализ кристаллических пористых материалов с высокой точностью. CrystEngComm 15 , 7531–7538 (2013).
CAS Статья Google ученый
Шелдрик, Г. М. Краткая история SHELX. Acta Cryst. A. 64 , 112–122 (2008).
CAS Статья Google ученый
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
TOMAR Electronics GNExB2X15 — это сертифицированный IECEx и ATEX взрывозащищенный ксеноновый радиомаяк 15 Джоулей.Прочный корпус из стеклопластика с защитой от коррозии IP66 и расширенный температурный диапазон гарантируют, что GNExB2X15 подходит для всех приложений сигнализации для опасных зон 1, 2, 21 и 22.
Маяк GNExB2X15 излучает эффективную мощность более 666 кд — очень мощную ксеноновую стробоскопическую вспышку, необходимую для эффективной передачи сигналов на больших расстояниях и при ярком окружающем освещении. Цветовой фильтр с оптически улучшенной заменой в полевых условиях оптимизирует выходной сигнал стробоскопа и сконструирован на базе ПК, устойчивого к ультрафиолетовому излучению. Корпус из стеклопластика имеет резьбовой путь пламени, тройные кабельные вводы и большую площадь вывода — все это значительно сокращает время установки.
| Модель | Описание | Напряжение | Текущий |
| GNExB2X15-024- (цвет линз) | 15 Джоулева стробоскоп | 20-28 В постоянного тока | 822 мА |
| GNExB2X15-048- (цвет линз) | 15 Джоулева стробоскоп | 42-54 В постоянного тока | 342 мА |
| GNExB2X15-115- (цвет линз) | 15 Джоулева стробоскоп 50 Гц / 60 Гц | 110-125 В перем. Тока | 328 мА |
| GNExB2X15-230- (цвет линз) | Стробоскоп 15 Дж, 50 Гц / 60 Гц | 220–240 В переменного тока | 168 мА |
3 кабельных ввода M20; заглушка из латуни.304 (A2) Защитная решетка линзы из нержавеющей стали
| Изделие | Описание |
| Энергия | 15 Джоулей (10 Вт · с) |
| Частота вспышек | 1 Гц (60 кадров в минуту), 1,5 Гц (90 кадров в минуту) и двойная вспышка |
| Пик Кандела | 1,500,000 кд — рассчитано по энергии (Дж) |
| Эфф. Интенсивность cd | 750 кд — рассчитано по энергии (Дж) |
| Пик Кандела | 114,854 кд — измерено по I.E.S |
| Эфф. Интенсивность cd | 666,92 кд — измерено согласно I.E.S |
| Цвета линз | Янтарный, синий, прозрачный, зеленый, пурпурный, красный и желтый |
| Напряжение постоянного тока | 24vdc; 48 В постоянного тока |
| Напряжение переменного тока | 115Vac; 230Vac |
| Пылевлагозащита | IP66 |
| Материал корпуса | Устойчивый к УФ-излучению GRP (полиэстер, армированный стекловолокном) |
| Цвет | Natural Red — возможны альтернативные цвета |
| Кабельные вводы | 3 x M20 ISO (2 заглушки, вкл.) |
| Могут быть указаны переходники на M25, 1/2 ″ и 3/4 ″ NPT | |
| Клеммы | 0,5 — 2,5 мм² (20-14 AWG) |
| Объем корпуса | <2 литра |
| Контроль линии | Блокирующий диод в комплекте |
| EOL Мин. Можно установить резистор или диод 500 Ом 2 Вт или 3 к3 Ом 0,5 Вт (версии для постоянного тока) | |
| Срок службы трубки | Выбросы снижаются до 70% после 8 миллионов вспышек |
| Диапазон температур | от -50 ° до + 70 ° C (от -58 ° F до + 158 ° F) |
| Вес | 3.5 кг / 7,7 фунта |
* Все данные по канделе являются репрезентативными для работы с прозрачными линзами при оптимальном напряжении.
Только вошедшие в систему клиенты, которые приобрели этот продукт, могут оставлять отзывы.
УФ-дезинфекцияЖизненный цикл / обслуживание:
Срок службы лампы PX рассчитывается по количеству импульсов, которые она может выдержать до того, как электроды выйдут из строя.Типичные опубликованные значения жизненного цикла PX находятся в диапазоне от 1 до 10 миллионов импульсов. Если предположить, что средний жизненный цикл составляет 5 миллионов импульсов, а частота мигания — 3 раза в секунду (значение, указанное одним производителем PX), это приведет только к ожидаемому сроку службы 463 часа. (5 миллионов / 3 = 1,67 миллиона секунд = 463 часа). Учитывая, что типичный цикл дезинфекции длится 15 минут по данным одного производителя PX, это означает, что лампу PX необходимо будет заменить после 1852 цикла. Предполагая, что блок PX используется 20 раз в день, лампы PX необходимо будет заменять каждые 3 месяца.
Для сравнения, опубликованный ожидаемый срок службы типичной УФ-лампы составляет от 10 000 до 17 000 часов. По крайней мере, для одного производителя это может означать замену лампы не реже, чем каждые 5 лет.
Безопасность при эксплуатации и приближении:
Из-за присущего им режима работы вспышки при высокой температуре поверхности лампы PX становятся очень горячими (1000 o C) и могут стать причиной пожара или причинить серьезные травмы при случайном прикосновении после разряда ( похоже на перегоревшую лампочку от фотовспышки 1950-х годов).Кроме того, давление газа, которое создается внутри горячей лампы, достигает нескольких атмосфер и может взорваться, выбрасывая осколки стекла. Это может быть причиной, по которой, по крайней мере, один производитель PX убирает лампы PX в защитный контейнер сразу после разряда.
Безопасность при просмотре:
UVC можно безопасно и удобно просматривать из-за стекла. UVC не проникает через стекло или пластик. Это обеспечивает высокую видимость процесса дезинфекции в помещениях со стеклянными стенами, например в отделениях интенсивной терапии.
И наоборот, устройства PX испускают интенсивно яркий, быстро меняющийся стробоскоп видимого света. Персонал должен быть обучен защите пациентов, посетителей и персонала от случайного просмотра устройства через стекло во время работы. Для этого может потребоваться установка дополнительных занавесок или жалюзи, а также обучение персонала EVS и медицинского персонала, работающего в обычно застекленных помещениях, таких как отделение интенсивной терапии. Даже случайный контакт, идущий рядом с частично закрытым стеклом, может вызвать у прохожих дискомфорт из-за яркой вспышки белого света.
Mercury:
По крайней мере, один производитель PX заявляет, что их продукция не содержит ртути. Правда. И наоборот, лампы UVC содержат небольшое количество ртути, как и все люминесцентные лампы, используемые в больницах, коммерческих и промышленных зданиях и жилых домах по всему миру.