^(3)He极化系统中FID NMR线圈的优化分析及实验验证

超极化^(3)He气体在中子极化、基础物理和诊断医学等领域广泛应用.测量其极化率对于^(3)He极化系统至关重要.通常使用自由感应衰减核磁共振(FID NMR)线圈来检测^(3)He原子的FID信号.线圈的测量信噪比与直径、匝数、以及其与气室的相对位置等因素相关.关于FID NMR线圈的优化分析,目前仅有少量的文献提及且缺乏详细的实验验证.本文通过对FID信号和线圈噪声的理论分析,建立了线圈测量信噪比模型,并且在基于亚稳态交换光泵(Metastability-Exchange Optical Pumping,MEOP)极化技术的^(3)He极化系统中对FID NMR线圈进行了实验验证.实验结果显示,在半径和高度均为r_(cell)的柱形气室中,线圈的测量信噪比在半径为r_(cell)/2时达到最优值,此结论与理论分析结果相符.该信噪比模型的相对误差不超过10%,证明了理论模型的有效性.这些研究结果对于优化设计^(3)He极化系统具有重要的指导意义.