超极化129Xe气体由于具有较高的核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance,NMR）探测灵敏度,因而在NMR波谱和磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging,MRI）、材料科学以及生物化学等领域有着广泛应用。129Xe的超极化主要通过自旋交换光泵（Spin Exchange Optical Pumping,SEOP）技术实现,相应的制备装置称之为超极化装置。129Xe极化装置有连续和间歇流动两种工作模式,动物或人体肺部超极化129Xe气体MRI研究中通常需要大量的超极化气体,因此大多采用连续流动工作模式的超极化装置来满足高产量需求。连续流动工作模式的极化装置产生的超极化129Xe混合气体,需要通过低温冷阱（Cold Trap）进行分离、累积、升华后获得大体积超极化129Xe气体。超极化态为不稳定态,在收集-升华过程中多种因素会影响129Xe的弛豫时间,进而阻碍其应用研究。理论分析发现影响该过程超极化129Xe纵向弛豫的机制主要有本征弛豫、顺磁性氧气、磁场梯度、温度梯度、壁弛豫等。为了降低收集-升华过程中弛豫机制对129Xe极化度损耗,提高超极化气体的利用率和临床肺部MRI研究图像质量,本文利用自制的超极化Xe气体自动收集-升华装置,研究了收集-升华过程中弛豫因素对超极化129Xe弛豫机制影响。具体研究内容如下:（1）首先理论分析了固态、液态和气态超极化129Xe的弛豫机制。通过分析可知,通过对气路管道真空处理,降低冷冻储存的Xe“冰”层的厚度等措施可以较大降低收集-升华过程中的129Xe极化度损耗。（2）基于上述理论分析,设计、研制了一套超极化129Xe气体自动收集-升华装置。该装置可以实现超极化Xe的自动收集、远程运输及升华,其控制程序操作简单、运行稳定。实验研究了不同体积（100～400 mL）的超极化129Xe气体极化度恢复率,结果显示,超极化129Xe气体的极化度恢复率均高于80%,具有良好的适用性;重复实验表明自动收集-升华装置性能良好且工作稳定（85.6%± 4.7%）。（3）实验还探究了收集-升华过程中温度梯度、磁场梯度、螺旋冷阱材质对超极化129Xe弛豫的影响。结果表明,磁场梯度和螺旋冷阱材质对收集-升华中超极化129Xe弛豫影响显著。与玻璃螺旋冷阱相比,可熔性聚四氟乙烯（Perfluoroalkoxy,PFA）螺旋冷阱的129Xe极化度恢复率提高了约67.1%。与手动收集异磁场升华方式相比,PFA和玻璃冷阱内自动收集-升华方式的极化度恢复率分别提高了约30.2%和44.7%。