超快速COSY类2D NMR实验弛豫假峰的抑制

在脉冲梯度场基础上研究了进一步缩短COSY类2D NMR实验数据采集时间的新方法.利用主动屏蔽梯度场线圈的梯度场恢复时间仅为100μs数量级这一特点,提出一类基于脉冲梯度场消除弛豫假峰的脉冲序列.并以DQF-COSY脉冲序列为例加以验证.实验结果表明:采用文中的方法,取序列重复时间远小于T₁和T₂是切实可行的;梯度场技术能很好地抑制弛豫假蜂以达到2D NMK数据的快速采集.     

配备于自旋回波仪的计算机系统

本文介绍配备在自旋回波仪中的计算机系统,由TP-801计算机、外围设备、接口电路和一套应用软件组成。该系统可以产生自旋回波实验所需要的多种脉冲序列,包括90°-90°、90°-180°、180°-90°、Carr-Purcell序列等。同时,计算机采集回波信号或FID,并进行数据处理,其结果可以直接由计算机或示波器、绘图仪显示,也可以存入磁带。仪器可以快速准确地测量弛豫时间T₁、T₂,也适用于核磁共振自旋回波方面的教学。在本文结束部分给出了一些样品的测量结果。本文介绍的计算机系统可以和普通的CW-NMR谱仪结合,使之增加自旋回波测量功能。     

自旋回波付里叶变换核磁共振波谱法识别13C谱

¹³C自旋回波付里叶变换(SEFT)序列脉冲技术与¹H去偶技术配合能够简化¹³C谱,便于识别C、CH、CH₂、CH₃谱线。本文介绍了用FT-80A NMR谱仪应用其中两种脉冲序列的实验条件并将几种纯烃化合物和混合芳烃样品的实验结果与常用实验技术进行了比较和讨论。     

分子间多量子相干横向弛豫时间(和自扩散系数)测量的参数优化和数据处理方法

针对测量横向弛豫时间T₂的CPMG脉冲序列和我们所设计的可同时测量高极化单组份单 峰核自旋体系n阶分子间多量子相干横向弛豫时间T_2,n和自扩散系数D_n的改进的CRAZED脉冲序列,分析了影响测量T₂、T_2,n（或D_n）的各种因素,并着重从技术方面讨论了准确测量T_2,n和D_n的实验参数优化和实验数据处理方法.     

在辐射阻尼存在下有效横向弛豫时间T*2的快速测定

利用CPMG自旋回波技术,通过一连串180°脉冲抑制辐射阻尼效应,让磁化矢量经过横向弛豫T₂过程大幅度衰减后再检测回波信号的线宽,该方法可直接获得有效横向弛豫时间T*₂,并可在CPMG测试T₂值的同时进行. 另外,当饱和恢复法用于估计T*₂值时,信号检测必须使用小角度脉冲.所有结果已进行了实验验证.     

D-T2二维核磁共振脉冲序列及反演方法改进设计

面对日益复杂的勘探对象, D-T₂二维核磁共振技术在实际应用中面临无法兼顾扩散系数测量范围和横向弛豫分辨率的困境. 脉冲序列作为D-T₂二维核磁共振数据采集的核心技术, 其性能优劣直接影响应用效果, 在综合对比PFG, STE-PFG, BP-PFG、改良式CPMG, 扩散编程, 多回波间隔CPMG脉冲序列性能的基础上, 有效融合脉冲梯度场、恒定梯度场D-T₂脉冲序列的优点, 本文提出一种基于脉冲梯度场的双变量、两窗口D-T₂脉冲序列改进设计. 针对两个窗口的D-T₂二维核磁共振数据反演, 为突破现有反演方法无法兼顾反演精度和解谱效率的瓶颈, 本着第二个窗口回波信号为主、第一个窗口回波信号为辅的原则, 本文提出一种同时使用两个窗口数据参与解谱的联合TSVD反演方法. 气水、油水、稠油、油气水模型不同信噪比条件下的数值模拟结果表明, 本文提供的D-T₂改进脉冲序列达到了平衡扩散系数测量范围和横向弛豫分辨率的设计要求, 本文提供的联合TSVD反演方法也有效平衡了反演精度要求和解谱效率. 文中的D-T₂改进脉冲序列及联合TSVD反演方法在复杂油气藏流体识别和产能预测中具有广泛的应用前景, 可为促进国内D-T₂二维核磁共振岩心分析技术的发展提供有利条件.     

表面活性剂CTAB水溶液中的T2弛豫分散研究

用CPMG脉冲序列测定了表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）分子中的氮甲基(N-CH₃)质子的横向弛豫时间（T₂表观）,并发现测得的T₂表观\}与序列中的重聚脉冲间隔时间的一半τ _cp有关,说明存在横向弛豫分散现象. 当在τ_cp≤1 ms时,T₂表观与τ²_cp}呈线性关系;而当τ_cp≥4.6 ms时,T₂表观变得与τ_cp无关. 利用Luz-Meiboom两体化学交换模型计算了不同浓度的CTAB溶液中的N-CH₃质子的本征横向弛豫时间（T₂本征）和化学交换速率k_ex,发现k_ex与T₂本征和自扩散系数D一样,在临界胶束浓度（CMC）附近发生突变. 这个突变反映了CTAB分子在从单体到胶束的转变过程中其动力学特性发生了改变.      

基于FPGA的核磁共振测井仪控制逻辑设计

核磁共振（NMR）测井仪以CPMG脉冲序列为测量基础,按照CPMG脉冲序列的时序要求完成大功率射频脉冲的发射和微弱回波信号的接收, 在脉冲发射完成后快速泄放天线中储存的能量. 该文介绍一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的NMR测井仪控制逻辑和典型脉冲序列,详细说明在CPMG脉冲序列下FPGA的工作时序和流程;讨论NMR测井仪发射电路、Q-转换电路和隔离电路的控制原理和时序要求,给出各电路的控制逻辑仿真结果;最后,利用所设计的控制逻辑和自制NMR测井仪探头,在实验室条件下对水溶液进行了测量,得到满意的结果.     

1,2-聚丁二烯13C-NMR弛豫的立体化学依赖性

本工作用200MHz脉冲付利叶变换NMR波谱仪测定了一系列1,2-链节立体构型不同的1,2-聚丁二烯样品的¹³C自旋-晶格弛豫时间T₁和核Overhauser效应NOE值,并用Cole-Cole、Fuoss-KirK wood经验相关时间分布模型和构象跳跃、阻尼取向扩散分子模型对nT₁和NOE值进行了电子计算机拟合。利用所得数据讨论了1,2-聚了二烯¹³C-NMR弛豫的立体化学依赖性。     

基于磁共振弛豫时间实现加权像和压脂技术

磁共振成像是根据生物磁性核在磁场中表现的共振特性进行成像的新技术,其中弛豫时间是实现和控制成像的重要物理量.本文使用磁共振成像实验仪,对相关样品的纵向弛豫时间T₁、横向弛豫时间T₂进行测量,并且基于不同弛豫时间采用自旋回波序列实现T₁、T₂加权像,用反转恢复成像序列实现磁共振成像对脂肪的抑制.     

核磁共振脉冲序列发生器研究进展

介绍了核磁共振脉冲序列发生器的基本结构和工作原理,从系统集成度、数据传输速率和序列存储容量等方面出发,着重探讨了近年来核磁共振脉冲序列发生器研究的进展情况,分析比较了商用和自主研发的脉冲序列发生器的优点和亟待解决的问题,并针对这些问题提出了基于USB 3.0的模块化脉冲序列发生器设计方案,该方案可以为多收发通道核磁共振成像仪的研制提供参考.     

软件化脉冲序列程序器

在核磁共振谱仪中, 射频发射通道、接收机以及数据采集等的实时控制是由“脉冲序列器 ”来完成的. 本文提出了一套可设计任意脉冲序列、由全软件构成的“脉冲序列程序器”,该软件用Delphi 5 实现,用户界面简洁直观. 由其产生的脉冲的最小脉宽为1.3 μs,分辨率为12 ns（CPU工作在333 MHz）.     

基于USB总线的一体化核磁共振谱仪控制台

针对台式核磁共振谱仪便携化、小型化的发展趋势，开发了一套基于USB总线的一体化核磁共振谱仪控制台，将控制/通讯部分、脉冲序列控制部分、射频发射部分与信号接收部分集成于一卡，并可实现两种工作模式. 工作模式1：系统基于USB与一台个人计算机通讯，由计算机控制来完成从对谱仪的实时控制到数据处理及显示的所有任务；工作模式2：系统由集成的微处理器控制，不需要计算机的参与，独立完成整个工作进程. 本文详细介绍了该谱仪控制台的设计思路和硬件结构，给出了常规NMR序列的实验结果.     

具有独立延时功能的脉冲序列发生器

在磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging,MRI）系统中,谱仪是中心控制单元,其脉冲序列发生器输出的多通道指令分别控制各硬件部件协调工作,从而采集数据并重建图像,各硬件部件之间的相对延时会影响磁共振图像的质量或导致系统无法采集到图像.为了解决这一问题,本文设计了每个输出通道均具有可调延时功能的脉冲序列发生器,每一路通道的最大延时值为819 μs,延时步进值为50 ns,可实现对相对延时的精确补偿.由于延时功能是通过在脉冲序列发生器每个输出通道上添加独立延时电路实现的,因此具有结构简单,灵活性高的优点.     

基于数字调制技术的核磁共振射频脉冲发生器

在核磁共振（NMR）领域,射频脉冲信号的质量、形状对NMR性能及应用有着重要影响.本文基于现场可编程门阵列（FPGA）和直接数字频率合成（DDS）芯片AD9910设计了一种硬件结构更为简单的NMR射频脉冲发生器,实现了射频脉冲各项参数的数字化调制.其频率、相位、振幅的控制精度分别达到了32位、16位和14位,脉冲调制的时间精度为0.01 μs,可灵活生成持续时间不小于0.1 μs、载波频率不高于400 MHz的各类软脉冲和硬脉冲.同时,针对脉冲序列的特点建立了"脉冲+延时"的基础模型,提出了一种通用性更强的列表式脉冲序列控制方案,精简了对上级控制单元的控制需求.此外,对射频脉冲信号的频谱特性进行了理论分析,并采用Hanning窗对软脉冲的包络波形进行了优化处理,仿真和实验结果表明,Hanning窗可以有效抑制软脉冲的频谱泄漏问题.     

Detection of plastic explosives in luggage with14N nuclear quadrupole resonance spectroscopy

Nuclear quadrupole resonance (NQR) of¹⁴N nuclei has many advantages as a method for detecting nitrogen-containing explosives, the most important are very high chemical specificity, true noninvasive operation and detection of bulk explosive in situ only (no vapor or particular capture needed). One of the most high explosives is hexogen (RDX) often used by terrorists in plasticized forms. The ring nitrogen nuclei in an RDX molecule generate three sets of NQR frequencies corresponding to three physically nonequivalent positions of the molecule in the crystal lattice. The prototype device we have constructed is intended for inspection of suitcases for the presence of plastic explosives containing RDX or octogen by¹⁴N quadrupole resonance. It is essentially a fully automated PC-controlled pulsed FT NQR spectrometer equipped with a large volume (70 1) radio-frequency (RF) sample coil to accommodate a typical suitcase. The device consists of a measure chamber with an RF coil, tuning and matching box, an RF pulse transmitter and a control PC with dedicated cards like digital receiver, frequency synthesizer, pulse programmer and probe-tuning controller. The control software finds the NQR lines and measures their frequencies. An alarm is produced if any of these frequencies matches the characteristic NQR frequency of the explosive and the signal-tonoise ratio exceeds the preset threshold. Multipulse sequences of the type SORC (strong off-resonance comb) or SLSE (spin-locked spin echo) were used in order to increase the allowed data acquisition rate. We could detect 230 g of PMW-8, a plastic explosive (containing 81% of RDX) in 10 s or 100 g in 30 s. Detection probability was not less than 90%.     

基于直接数字合成技术的电子自旋-核自旋双共振实验射频信号源设计

为了满足脉冲式电子顺磁共振谱仪中电子自旋-核自旋双共振模块的需要,利用直接数字合成器设计并制作了射频信号源. 该部件产生的射频脉冲具备对频率、幅度和相位快速精确调制的能力,对原子核自旋有较强操控能力.     

具有快速调制功能NMR发射机的设计与实现

介绍了一种具有快速幅度、相位和频率调制功能的核磁共振射频发射机. 数字中频子系统中采用了两个级联的数控振荡器,前一级数控振荡器在FPGA内实现,用于产生基带调制信号;后一级则采用具有正交调制功能的DDS芯片,由它来完成基带信号的采样率转换、中频产生、调制和输出. 射频脉冲的相位和频率偏置的设置直接由级联NCO实现,而幅度设置则由步进衰减器和中频幅度调制共同实现. 该发射机的基本性能和功能满足常规1D/2D NMR实验需求.     

基于模块计算机的千兆网磁共振谱仪控制接口

提出了一个基于模块计算机的磁共振谱仪的控制接口,它建立了核磁共振成像谱仪与上位计算机之间的通信,实现了控制谱仪、上传和下载、数据处理等功能,具备较高的传输速度,以及较好的实时性. 该接口以硬件模块的方式集成到谱仪上,通过千兆和百兆以太网连接上位机,接收下传至谱仪的序列;用中断机制和直接内存存取(DMA)方式实现与谱仪的数据传输,并将处理采集到的回波数据并上传到上位机. 控制接口的设计采用模块计算机Computer-On-Module(COM)的设计思路,以高性能的处理器为嵌入式平台,在Linux操作系统下开发驱动程序和应用程序. 实验证明,该模块具有数据处理速度快、传输速率高,成本低,体积紧凑,扩展性强等特点,是实现磁共振谱仪高性能的控制接口的理想方案.