利用超导量子干涉仪在超低场和零场下表征核磁性

核磁性是医学磁共振成像(MRI)等领域的基础。核素的高超极化可通过提高其信噪比提升数量和质量，从而实现这些技术。然而，某些高超极化技术依赖于低到超低磁场(ULF)(nT-mT)。超导量子干涉仪( SQUID)的宽带特性和超灵敏场灵敏度，使其能够在这些场下探测核磁性，而其他磁力计(如法拉第线圈和磁闸)则无法做到。为此，我们设计了一个用于高超极化[1-$^{13}$C]丙酮的反应器，采用SABRE-SHEATH技术，即在屏蔽中实现信号放大与可逆交换，以将准极化传递给杂核。高超极化丙酮已被证明对于肿瘤诊断非常有力，因为其代谢与 various pathologies 相关。我们通过模拟在超低噪声、ULF MRI setup中的反应器来确定该setup的场灵敏度。通过仿真，我们确定该高超极化setup实现 $^{13}$C极化为0.4%，信号增益约为1亿倍(相对于地场($\sim$50 $\mu$T)下的热平衡信号)。这导致 $^{13}$C信号为6.20$\pm$0.34~pT，凭借该超低噪声setup，使我们能够直接观察高超极化及其随后的自旋-浸缩松弛，而不会对系统产生扰动。