一体化核磁共振数字接收机的设计

提出一种基于AD9874的数字接收机设计,其主要部件如放大器、混频器、数字解调器等都集成在单块芯片中,利用此一体化数字接收机可以大大简化核磁共振谱仪的设计. 最后给出了核磁共振的实验结果.     

用于低场磁共振成像的直接射频采样数字接收机

提出一种用于低场磁共振成像谱仪的数字接收机的设计. 它基于直接射频采样技术,本文详细讨论了其设计过程. 实验结果表明,设计的数字接收机具有结构简单、性能优良和实用性较强的特点.     

磁共振成像数字谱仪的射频发射/接收通道相位相干性的研究

讨论了一种在核磁共振成像数字谱仪中保证射频发射机与接收机之间射频信号相位相干的方法,该方法在成像脉冲序列执行过程中,同步切换发射机与接收机的频率,并在脉冲序列最后,将发射和接收频率恢复到脉冲序列最初的频率值,从而实现发射与接收的信号相干,其优点是无需加入额外的"回绕延时",从而使得脉冲序列的编写得到简化,并且该方法不依赖于磁共振谱仪发射机和接收机硬件部分的具体结构,是适用于数字化谱仪的一种普遍的方法.     

基于双参考源的数字磁共振控制台相位相干技术

本文提出了一种在数字磁共振控制台中保证发射机与接收机之间相位相干的方法.该方法通过可编程数字逻辑在发射机与接收机中各设计了一个同频的数字参考源,脉冲序列执行过程中,当发射机或接收机由于进行了频率切换而失去相位相干性时,通过重新设置它们的相位以确保它们与各自的参考源同步,从而恢复两者之间的相位相干性.经过水膜成像实验验证,该方法具有良好的成像效果,且既不需要额外的硬件电路,也不增加序列设计的复杂度,具有很高的实用性.     

确定性相位掩膜可压缩双透镜成像

压缩成像是压缩传感理论的一个重要应用领域.本文将确定性测量引入压缩成像,提出一种确定性相位掩膜可压缩双透镜成像方法.模拟实验结果表明,新的成像方法可以在显著地降低物理实现成本的同时,有效地捕获图像信息来重建原始图像.此方法改变了经典的模拟-数字转换的光学成像思路,减少模数转换开销,并有利于图像的传输和存储,可以为照相机的设计提供若干理论、计算和技术支撑.     

核磁共振波谱仪接收机的设计与实现

介绍了液体高分辨率核磁共振波谱仪接收机的设计. 接收机以PCI-104为控制器实现网络通信与采样流程控制,通过FPGA（Field Programmable Gate Array, 现场可编程门阵列）实现数字中频接电路的控制和数据处理,简化了硬件结构;通过在接收机中引入脉冲序列生成器,产生接收机所需的采样控制信号,降低接收机与系统其他模块的耦合度. 最后组成500 MHz核磁共振波谱仪实现核磁共振信号的检测.     

自制微成像系统的Spiral快速成像实现

自制了一种核磁共振微成像系统,本系统只需4根通用的I/O并行口线,就可以利用常规的NMR谱仪进行核磁共振微成像实验. 文中给出了相关的控制软件、螺旋（Spiral）快速成像相关软件以及实现过程,最后给出实验结果.     

秦始皇陵地宫宇宙射线缪子吸收成像模拟研究

宇宙射线缪子吸收成像技术是一种无损成像技术,适用于对大尺度的成像目标进行无损探测.考古学中现有的无损探测方法均存在一定的局限性,若将缪子吸收成像技术应用于考古领域,可以作为对传统无损探测方法的重要补充.本文使用蒙特卡罗GEANT4程序,对秦始皇陵地宫缪子吸收成像进行研究,基于已有的秦始皇陵考古数据构建秦始皇陵地宫模型,根据Reyna提出的海平面缪子能谱公式抽样产生缪子源的信息,模拟了宇宙射线缪子在秦始皇陵地宫中的输运过程,并利用图像重建算法实现墓室大小和位置的重构.模拟结果表明,利用单视角获得的缪子通量投影数据可以给出地宫中墓室边界的二维角坐标,利用两个视角的投影数据可以重建墓室大小和三维位置,重建得到的墓室边长和墓室中心位置相对于理论值的差异在7%左右.     

核磁共振谱仪数字接收机的原理与实现

核磁共振波谱仪射频系统数字化是现代核磁谱仪的发展方向,用数字检波技术代替模拟正交检波是数字接收机的一项新技术.本文在分析模拟正交检波原理与不足的基础上,介绍了数字正交检波、过采样和采用中频直接采样的原理,及在400MHz核磁谱仪上的实现方案.     

8×8APD阵列激光三维成像接收机研制

为了实现对目标的无扫描阵列激光三维成像并研究系统参数对三维成像距离分辨率的影响,研制了8×8 pixel激光三维成像接收机。接收机采用线性模式APD阵列,设计了模拟信号放大、阈值处理将回波光信号转换为数字信号后,利用FPGA设计实现64通道高精度阵列计时系统,实现了对目标的无扫描实时三维成像功能。首先对设计完成的三维成像接收机组成及成像原理进行了介绍,对三维成像接收机中APD探测器阵列信号的模拟处理和数字处理流程和实现方式进行了说明。随后分别对三维成像的核心FPGA计时系统及探测器整体进行了电子学测试和实验测试。测试结果表明,FPGA计时子系统的时间分辨率优于140 ps,三维成像系统整体距离分辨率在0.2 m左右。最后对分辨率的误差进行了分析,结果表明,激光回波强度波动是影响此接收机距离分辨率的最主要因素。     

磁共振成像信号的数字化接收系统设计

磁共振成像信号的采集是磁共振成像系统当中最重要的环节之一,设计性能良好的信号接收系统直接关系到成像质量的好坏. 本文根据磁共振信号强度弱、频率高、带宽窄的特性对接收系统进行了统一设计. 详细地对可控增益放大、高速A/D、数字解调以及抽样滤波器等几个部分进行了讨论,给出一整套设计方案,尤其对多级抽样滤波器,根据磁共振成像的性能需求和滤波器的不同特性给出了抽样系数分配和滤波器设计的一般方法. 根据该方案设计出的磁共振信号接收系统有较高的信噪比,已经应用在临床医疗诊断当中.      

核磁共振成像系列实验教学探讨

超小型核磁共振成像仪已经应用在近代物理实验教学中,该仪器可以研究各种样品的脉冲核磁共振.本文从教学内容和教学方法上对核磁共振成像实验进行了探讨·     

MRI射频接收机多路噪声均衡改善图像质量的实现

磁共振成像(MRI）是一种多通道接收的成像系统. 接收机各通道的噪声差异影响图像的均匀性. 本文提出了一种多路噪声均衡改善图像质量的方法：利用系统特性改进Y因子法用于噪声测量,并依此为依据修正各通道的比例因子进行图像重建,实现各通道的噪声均衡,提高了图像的均匀性.     

基于Eclipse图形建模框架的图形化脉冲序列设计软件的实现

采用Eclipse图形建模框架（Graphical Modeling Framework,GMF）技术构建了一个图形化磁共振脉冲序列设计软件．软件具备所见即所得的特点,用户使用拖放方式所画出的脉冲序列与教科书和参考文献上的脉冲序列几乎一样．软件支持核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance,NMR）波谱和磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging,MRI）的脉冲序列设计,同时提供实验参数管理模块,实现脉冲序列基础上的NMR实验设计和执行预览．得益于GMF完善的模型-视图-控制器模式和强大的代码生成能力,软件开发周期大幅度缩短、扩展能力大幅度提高．     

多通道磁共振成像仪控制台数据传输模块设计

当前临床高场磁共振成像（MRI）系统要求成像仪控制台支持16个甚至32个接收通道,可以频繁和高速地进行数据传输并支持快速成像．基于此要求,本文研发了一个基于PowerPC处理器的数据传输模块,将其集成于自行研发的MRI成像仪控制台中,用于成像过程中控制台与计算机之间数据的高速传输．该模块以飞思卡尔公司的高性能PowerPC处理器—MPC8270为核心,运行嵌入式Linux操作系统．处理器与用户计算机之间通过百兆以太网连接,使用局部总线连接控制台的序列运行模块和数据采集模块（数量可扩展）．处理器响应数据采集模块发来的中断请求以快速读取和上传数据．本设计通过驱动程序的设计以保障响应的速度与可靠性．成像实验表明此设计方案能够满足多个接收通道数据快速获取与传输的需求．     

脑科学研究中的质子磁共振波谱方法

核磁共振（NMR）波谱作为一种操作简单、高效且重复性良好的技术手段,在脑科学领域的应用日益广泛,尤其是离体核磁共振氢谱（¹H NMR）和活体核磁共振氢谱（¹H MRS）.¹H NMR和¹H MRS在实验设计、样品预处理、数据处理等方面各有优劣、各擅胜场.本综述主要从适用范围、样品预处理、数据处理分析等方面,对二者在方法学层面的研究现状进行总结和讨论,以期为脑科学领域的研究者进行大脑代谢相关研究时提供一定的参考和帮助.     

宽带磁共振T/R开关的设计与实现

磁共振系统中的发射/接收（transmit/receive,T/R）开关用于收发通路的切换,要求在隔离大功率信号的同时具有较小的插入损耗;另外,在宽带磁共振谱仪中,一般的窄带T/R开关也不再适用.本文基于PIN（positive-intrinsic-negative）二极管设计了工作频率为10~100 MHz的宽带磁共振T/R开关.通过减小电平跳变、优化开关过冲和解决二极管被动导通等问题,获得了插入损耗小于1 dB、大功率信号隔离度大于75 dB、开关时间1 μs的整体性能.用本文设计的宽带T/R开关替代一般探头中的窄带T/R开关,在0.5 T核磁共振（NMR）波谱仪上测得了氢核和氟核两个不同频率的磁共振信号,验证了宽带T/R开关的宽带性能.     

Surface and Gradiometer Coils near a Conducting Body: The Lift-off Effect

The use of surface coils in magnetic resonance is widespread. Examples include MRI, detection of subsurface aquifers by NMR, and, more recently, landmine detection by nuclear quadrupole resonance. In many of these cases a finite-sized sample to be examined is contained within a larger medium that is a poor electrical conductor, and eddy currents induced by the RF fields provide a loss mechanism that reduces the effective quality factorQof the transmitter and receiver coils. Here the losses induced in a circular surface coil (a horizontal loop antenna) separated a distance from a dissipative medium are calculated and compared to measurements. It is shown that often the overall efficiency of the coil for magnetic resonance can be improved by displacing the coil away from the conducting medium a prescribed “lift-off” distance. The use of a gradiometer as a surface coil is also examined, and it is shown by theory and experiment that in certain circumstances such a gradiometer can be more efficient than a conventional surface coil for inspection of conducting media.     

生物医学核磁共振中的模式识别方法

模式识别(PR)是把具体事物进行正确归类的科学,它能解决许多对复杂体系的认识问题. 生物医学核磁共振波谱(NMR)的理解和分析便是其中一种. 在受到病理或者其他刺激后,生物体内的代谢物水平会发生变化,这种变化可以通过液体高分辨核磁共振的手段来观察. 模式识别把这种认识进一步深化,不仅可以将正常状态与病理状态区分开,还能找到是哪些生化指纹导致两种状态的差异,为生理、病理和药理等研究,以及临床诊断提供依据. 模式识别与生物核磁共振波谱的结合,已经发展成为代谢组学研究的关键技术,甚至被称为基于核磁共振的代谢组学. 主要讨论适用于生物医学核磁共振中的模式识别方法及其最新进展.     

Water dynamics in ionic magnetic colloids studied by H nuclear magnetic resonance

In a previous nuclear magnetic resonance (NMR) study we observed that the NMR spectra of water in both surfacted and ionic ferrofluids are asymmetric and several orders of magnitude wider than the one of pure water. It has been proposed that this effect is produced by extremely strong magnetic field gradients in the intergrain volume and/or by surface interactions between the carrier liquid molecules and the grains surface. In the case of aqueous ionic ferrofluids the latter possibility should be interpreted as electric interactions between water (polar) molecules and the charges in the grain surface.

In this work we study a series of ionic and surfacted ferrofluids prepared at different magnetic grain concentrations and sizes, and with different surface charge densities. Our experiments clearly show that the sign and the density of the electric charge on the magnetic grains have no influence on NMR spectra. On the other hand, spectral widths increase with the magnetic grain concentration.