基于FPGA的低场核磁共振谱仪脉冲编程器设计与实现

脉冲编程器在核磁共振(NMR) 谱仪中非常重要,具有产生脉冲序列所需的射频脉冲,控制回波信号的同步接收等功能. 基于FPGA的同步性能和时序控制功能,设计了低场NMR谱仪的脉冲编程器,可产生任意脉冲序列,实现脉冲频率、相位、幅度的灵活调节. 利用设计的脉冲编程器在0.540 Tesla均匀磁场下进行了CuSO₄溶液的T₁和T₂测量,得到高信噪比的NMR回波串.     

谈谈核磁共振及其发展近况

1946年,美国的布洛赫(F·Bloch)小组和珀塞尔(E·M·Purcell)小组分别独立地观测到物质一般状态下的核磁共振现象,到现在只过了短短的三十几年.在这三十多年中,核磁共振研究获得了惊人的进展.在它刚被发现时,只作为物理学家精确测定原子核磁矩的一种方法.到五十年代末,建立了完备的化学位移和核自旋-自旋分裂的理论,使它开始在化学领域尤其是有机化学中得到广泛的应用.现在,几乎没有一家化学研究单位和大的化工厂不配备核磁共振谱仪的.1966年,高分辨脉冲傅里叶变换式核磁共振谱仪问世了,使核磁共振技术又完成了一个飞跃.此后,有人却说,核…     

核磁共振与分子生物学研究

本世纪四十年代,物理学上发现了物质的核磁共振现象.核磁共振技术在六十年代已广泛应用于生物学领域.近来,核磁共振技术的发展极为迅速,特别是超导体强磁场核磁共振波谱仪(图1)和脉冲傅里叶变换核磁共振新装置在生物学中卓有成效地应用,给分子生物学提供了其它理化方法所不能得到的许多宝贵新资料. 一般认为,分子生物学的中心课题之一,是研究蛋白质、酶和核酸等生物大分子的结构、功能及其合成。 一、蛋白质 目前蛋白质的核磁研究主要有三方面内容:(1)直接观察蛋白质大分子本身,特别是蛋白质的天然构型或折褶构型状态中链的相互作用以及折褶…     

核磁共振成像技术的实验艺术

 2003年生理学或医学诺贝尔奖授予美、英科学家,以奖励他们在核磁共振成像技术方面的贡献。核磁共振技术自1946年,美国哈佛大学的珀塞尔(E.M.Purcell)和斯坦福大学的布洛赫(F.Bloch)宣布,他们发现了核磁共振NMR(nuclearmagneticresonance)(为此,他们二人一起获得1952年度诺贝尔物理学奖)。至今,核磁共振理论已经成为一种探索、研究物质的微观结构和性质的分析手段。     

高聚物微观结构的固体NMR研究

核磁共振波谱是研究高聚物结构和动力学的有效手段,特别是固体高分辨NMR实验方法的不断发展及谱仪技术的进步,使这方面的研究不断深入. 文中简述了若干固体高分辨NMR技术在固态高聚物结构研究中的应用和重要进展. 部分实验工作在Varian UNITYplus 400MHz NMR谱仪的固体单元上完成.     

便携式核磁共振谱仪的研究进展

与超导核磁共振谱仪相比,便携式核磁共振谱仪虽然在灵敏度和分辨率方面存在不足,但是其在快速现场检测方面具有明显的优势和广阔的应用前景.近年来,新技术和新方法的出现有效提高了便携式NMR谱仪的分析能力,使得它更具实用性.该文介绍了便携式NMR谱仪在核心软硬件、高分辨实验方法和实际应用等方面的最新进展,并对以后的发展方向进行了展望.     

四路并行DDS合成技术在核磁共振中的应用

频率综合仪是核磁共振(NMR)谱仪的重要组成部分.随着微电子技术的迅速发展,用直接数字频率合成(DDS)方法来产生核磁共振射频信号已经成为可能.但是,由于数字集成电路工作频率的局限性,制约了DDS在高频段的应用.本文采用多路并行DDS合成技术,大大地提高了数字合成信号的频率范围。     

基于自主研发的500 MHz NMR谱仪的紫杉醇结构解析

中国科学院武汉物理与数学研究所（WIPM）于2010年成功研制了500 MHz（WIPM-I 500）高分辨超导核磁共振（NMR）谱仪,并将其投入实际应用中.然而,关于其二维核磁共振（2D NMR）谱图的准确性及在此基础上对复杂物质的结构解析尚无系统完整的数据报道.该文利用WIPM-I 500型NMR谱仪,对紫杉醇样品进行了1D NMR及2D NMR（包括¹H-¹H COSY、¹H-¹H TOCSY、J-Res、¹H-¹³C HMQC和¹H-¹³C HMBC）实验,将谱图分析结果与进口仪器进行了对比.结果表明：利用WIPM-I 500型NMR谱仪能够采集准确的2D NMR谱图,为紫杉醇的正确归属提供了实验基础;而且该文也纠正了文献中对紫杉醇的错误归属.     

高分辨NMR中的整形脉冲技术及其应用

在NMR技术中,射频(rf)脉冲的形状一般是描述施加于NMR样品的射频脉冲的振幅和相位与时间的关系。本文拟就射频脉冲的一般形状,基于NMR实验中广泛采用的类型及其优点和局限性等诸多问题作一概括评述,本文还将阐述NMR的实验能力对于谱仪硬件的依赖性,以及讨论借助Varian Unity谱仪系统实施脉冲整形的各种可能选择。     

固体核磁共振技术在甲醇制烯烃反应中的应用

甲醇制烯烃过程是由非石油路线生成低碳烯烃的重要途径之一.分子筛因具备独特的孔结构和可调变的酸性质,而成为甲醇制烯烃过程的核心催化剂.固体核磁共振(NMR)是鉴定物质结构、阐释催化反应机理的强有力的工具,在甲醇制烯烃的研究中被广泛应用.本文主要总结了近年来利用原位固体NMR、多维多核NMR、脉冲梯度场NMR等固体NMR技术研究甲醇制烯烃反应机理取得的重要进展.原位固体NMR可以在真实反应条件下监测催化反应中反应物、中间体和产物的动态演变过程;多维多核NMR可以在不破坏催化剂结构情况下确定反应中间体结构信息,特别是¹²⁹Xe NMR可以很灵敏探测反应中催化剂的孔道结构变化;脉冲梯度场NMR可用于测定孔道内分子的扩散系数,阐明分子筛的扩散机制.     

多脉冲序列可编程辅助控制器及其应用

本文描述了一种以单板机为基础的多脉冲序列可编程辅助控制器(PCMP),在常规液体NMR谱仪上实现多脉冲实验。应用PCMP获得了固体的J-耦合化学位移各向同性谱、化学位移缩窄谱,同时也可以完成时间平均旋进频率交叉极化实验以及组合脉冲宽带去耦实验,进一步开拓了常规液体谱仪的功能。     

NMR波谱仪控制台系统的软件测试

作为保证软件质量的重要手段,软件测试多年来一直受到关注. 本文阐述了核磁共振（NMR）波谱仪研制中的软件测试方法,从软件测试的概念出发,结合波谱仪控制台系统的软件结构和核磁共振实验本身的特性,介绍了整个测试过程,分析了测试难点及其解决方法,并详细说明了软件测试的实现过程以及在提高波谱仪可靠性和稳定性上所起的积极作用.      

基于压缩感知/重采样的NMR噪声抑制新方法

发展高灵敏检测方法是分析化学的永恒主题之一,提高信号强度和降低噪声水平是增强灵敏度的根本途径.在核磁共振波谱(NMR)分析中,通常采用高磁场强度的谱仪或复杂的脉冲实验方法来提高信号强度,或通过使用超低温探头来降低噪声水平,但这无疑会提高实验成本或增加实验难度.相较而言,利用数据后处理方法辨识和抑制噪声,是更为经济的提高信噪比(SNR)的途径.因此,该文在前期研究中发展的基于统计学中重采样原理的数据后处理方法(NASR)的基础上,通过引入压缩感知(CS)技术,对重采样方法进行了优化改进,所发展的NMR数据处理新方法(CS_NASR)可有效排除主观因素影响,提高处理结果的鲁棒性.     

一体化核磁共振谱仪数据交换的实现机制

核磁共振（NMR）随着其应用领域的拓展和深入,核磁共振谱仪技术得到了不断的发展和完善^[1,2]_. 针对以往谱仪存在的一些问题,本文提出了一种一体化核磁共振谱仪数据交换的实现机制,同时提出了基于ARM（Advanced RISC Machines,先进精简指令计算机）微处理器的嵌入式操作系统软件设计方案,并给出了谱仪各功能模块的实际性能测试结果,对实验结果进行了总结和讨论.      

4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼戊环的11B NMR及1H-11B HMQC研究

以4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼戌环分子为研究对象,对碳硼烷类化合物的核磁共振(NMR)检测方法进行了研究.除了采用常规的核磁共振碳谱(~(13)C NMR)、氢谱(~1H NMR)及其二维相关谱外,引入核磁共振硼谱(~(11)B NMR)与二维异核多量子相关谱(~1H-~(11)B HMQC),对含硼类化合物结构进行了测定,该方法对于准确解析硼烷类化合物的结构具有较好的参考意义.     

超导开关研究和应用综述

超导开关是实现超导磁体闭环运行的关键部件,也称为持续电流开关(PCS),使超导磁体具有极高的磁场稳定度,广泛应用于核磁共振成像(MRI)、核磁共振谱仪(NMR)、磁浮列车、超导储能系统等技术领域. 文中介绍了超导开关的工作原理和结构组成,综述了用于超导磁体的三类主要超导开关的研究发展现状,比较分析了各自的特点和优势,为...     

吡虫啉生产过程中吗啉精馏副产物的核磁共振分析

采用核磁共振(NMR)技术对吡虫啉生产过程中吗啉精馏后的副产物进行了定性定量分析.二维扩散排序谱(2D DOSY)表明该产物由两种化合物组成.对样品的核磁共振氢谱(1H NMR)、二维扩散排序谱(2D DOSY)、碳谱(13C NMR)、DEPT、氢-氢相关谱(1H-1H COSY)、碳氢相关谱(HSQC)与碳氢远程相关谱(HMBC)进行了解析,对其所有的NMR谱信号进行了归属,确定样品所含的两种主要组份为双吗啉和烯胺.最后采用定量13C NMR技术得到了该精馏副产物中双吗啉和烯胺组成的摩尔比例为1∶4.     

没有磁场的核磁共振谱学

核磁共振谱学（NMR）可能是有机化学研究中最有用的技术.但是常规的NMR谱仪要求将样品放置在非常强的磁场中,这就需要使用液氦冷却的庞大而昂贵的超导磁铁.美国的一个从事交叉学科研究的小组研制成功没有磁铁的NMR谱仪.     

分时制质子锁场系统

本文介绍了一种简便的质子锁场系统,可用于没有氟锁的电磁铁NMR谱仪做低频(如氘谱)核磁共振实验。     

基于NMR谱仪的医学MRI软件系统

开发了基于核磁共振（NMR）谱仪的医学MRI软件系统. 本文主要介绍了数据采集及处理系统,扫描方案的设计可以用于几乎所有的磁共振成像实验,预扫描定制方案解决了不同实验应有不同的预扫描这一要求,谱仪的无关性保证了本系统可以很方便地附加在任何谱仪上. 最后给出了软件系统跟DiSpect谱仪相联并在0.35 T系统上获取的实验结果.