核磁共振技术测量生物骨密度的设备及方法

诊断骨质疏松症多采用双能X射线吸收方法测得的骨密度数据作为依据,但是该方法存在一定量的辐射,且准确性不高.该文设计并改进了一套核磁共振装置,通过在发射和接收线圈之间增加快速切换开关(Q-switch),使得核磁共振自旋回波的回波时间缩短至80μs的超短回波时间范围,实现了对T_2弛豫时间很短的骨组织核磁共振自旋回波信号的采集;将T_2弛豫时间谱和双能X射线方法测量的骨密度数据进行了对比研究,发现核磁共振T_2弛豫时间谱上300~500μs之间的峰值与骨密度之间具有良好的线性关系,随着骨密度的增大,相应的T_2弛豫时间峰值缩短;利用核磁共振T_2弛豫时间谱技术,结合双能X射线吸收方法,提出了一种测量生物离体骨骼样本骨密度的方法.该测量方案具有测量速度快、对人体完全无害、跨时期比较性强等优点,很好的弥补了现有测量方法的不足,在骨质疏松症的诊断和疗效评估中有着良好的应用前景.     

扫场对核磁共振测量的影响

在连续波核磁共振实验中，通常采用低频扫场产生重复再现的共振吸收信号。当处于磁场中的射频线圈引线回路等效面积不为零时，简谐扫场必然引起该闭合回路的磁通量变化，由此而产生同频简谐感生电动势并与核磁共振信号叠加共同构成振荡器输出信号。由于扫场上升和下降过程的感生电动势方向相反，从而扫场前半周和后半周所对应的共振吸收测量信号存在差异。实验结果表明：扫场强度及方向对核磁共振测量影响来源于实验测量技术缺陷，而非核磁共振的物理本质。     

基于GM(1,1)模型的粗大误差判别方法及其应用

介绍一种基于灰色模型GM(1,1)的粗大误差判别方法。该方法能有效判断小容量或未知概率分布的样本数据和动态测量中的粗大误差。以核磁共振稳态吸收实验中磁场强度与励磁电流的线性拟合为例,运用Origin软件对该方法进行验证,说明该方法在物理实验异常值剔除中的可行性和实用性。     

光磁共振实验中扫场及水平场取值关系的探讨

在光磁共振实验中,常常有抽运信号与共振信号同时存在的情况,这严重影响到实验的观察和测量.本文利用扫场及水平场大小对抽运信号的影响,通过理论分析和实验测量得到抽运和共振信号不同时存在时扫场和水平场的取值关系.从而有效避免抽运信号对共振信号的干扰,以及对总磁场方向误判的情况,保证了实验的顺利进行和准确测量.     

LC谐振参量的直观测量方法

LC回路是磁共振实验的关键信号检测单元,理解LC电路的幅频和相频特性是掌握核磁共振实验技术原理的重要环节.借助数字存储示波器实时测量信号参量功能,实验方案1提供了简易直观的谐振参量测量方法;利用双通道锁相放大器及其参考同步功能,实验方案2进一步展示了直观测量的教学可操作性.采用不同的幅值表示方法和相位差测量方法,既突出不同技术手段的原理共性,又体现近代物理实验课程承上启下的桥梁作用.     

不同浓度FeCl3·6H2O,CuSO4·5H2O和MnCl2·4H2O溶液核磁共振横向弛豫时间研究

利用核磁共振技术,测量了不同浓度的FeCl3.6H2O,CuSO4.5H2O和MnCl2.4H2O水溶液的核磁共振信号及横向弛豫时间.实验结果表明横向弛豫时间T2与顺磁离子浓度成反比关系,并由实验结果获得了通过核磁共振横向弛豫时间测量离子浓度的方法.     

利用高温超导直流量子干涉器件进行10-6 T量级磁场下核磁共振的研究

研究了水样品在10-6 T量级磁场下的核磁共振谱.核磁共振信号由一个工作在液氮温度的高温超导直流量子干涉仪记录,测量在一个简易磁屏蔽室中进行.在7-70 μT的磁场范围内都观察到了15 ml水样品的核磁共振信号.相应的1 H的核磁共振频率为300-3000 Hz.在实验中获取的单次测量信噪比约为4,通过对信号的100次平均,信噪比可达到约40.进一步讨论了剩余磁场、预极化时间和采样时间对结果的影响.最后用数字滤波之后平均的方法初步得到了时域的自由感应衰减信号.     

基于调制场方法的密立根油滴实验

物理实验教学中常用测量方法的局限性,导致密立根油滴实验仅能满足定性或半定量分析的教学要求.通过在平衡电场上叠加一低频调制电场共同作用的实验技术改造,可以有效、准确地测量油滴荷电量和半径.根据调制电场中荷电油滴的动力学分析所获得的理论公式,阐明了调制场技术的实验操作及测量方法.由于该方法能有效地提高实验测量效率,因此有助于获得更多数据进行实验结果定量分析.     

基于高温超导SQUID的低场核磁共振研究

采用一高温超导射频量子干涉器(HTS rf-SQUID)作为信号探测器件,研究了多种液体样品的低场核磁共振信号。通过改变测量场(简称Bm)的大小,可以探测到质子拉莫频率(简称fL)从2Hz到40kHz的信号。由于在低场核磁共振中,Bm的均匀性能很好的得到满足,因而可能得到很窄的谱线宽度。实验发现,对自来水样品,在7μT以下均可接近谱线的自然宽度。同时,在低场核磁共振条件下,样品的化学位移很小以至于消失,因而可以研究"纯"的异核间的自旋耦合谱。作者研究了低场下2,2,2-三氟乙醇的低场自旋耦合谱。另外,作者首次采用SQUID在户外探测到地球磁场下的核磁共振现象,并研究了地球磁场的涨落对测量的影响,为SQUID的低场核磁共振研究开辟了一个新的研究方向。     

利用高温超导直流量子干涉器件进行10$lt;sup$gt;-6$lt;/sup$gt; T量级磁场下核磁共振的研究

研究了水样品在10^-6 T量级磁场下的核磁共振谱.核磁共振信号由一个工作在液氮温度的高温超导直流量子干涉仪记录,测量在一个简易磁屏蔽室中进行.在7—70 μT的磁场范围内都观察到了15 ml水样品的核磁共振信号.相应的^1H的核磁共振频率为300—3000 Hz.在实验中获取的单次测量信噪比约为4,通过对信号的100次平均,信噪比可达到约40.进一步讨论了剩余磁场、预极化时间和采样时间对结果的影响.最后用数字滤波之后平均的方法初步得到了时域的自由感应衰减信号. 关键词： 超导量子干涉仪 核磁共振     

用Origin软件实现粗大误差的信息熵判别

在数据少或分布规律不明时,基于信息熵理论判别粗大误差的非统计方法能有效判断实验数据中的粗大误差。运用Origin软件进行核磁共振稳态吸收实验中磁场强度与励磁电流的线性拟合实例进行验证,说明信息熵判别方法在物理实验异常值剔除中的可行性和实用性。     

自主研制核磁共振波谱仪的性能评估

主要介绍自主研制500 MHz核磁共振谱仪的性能评估情况,旨在建立一台功能完整的核磁共振波谱仪. 首先利用系统调试使控制台各个硬件单元在用户软件控制下实现NMR实验中的基本功能,然后通过性能测试保障功率线性度、信号稳定性和场频联锁的可靠性,实验验证了谱仪溶剂峰压制的效果,并获得良好的探头线形指标（0.43/5.46/10.73 Hz）和¹H灵敏度指标（信噪比为728∶1）,表明自主研制500 MHz核磁共振波谱仪系统能够满足常规核磁共振实验需求.     

样品弛豫时间对核磁共振信号的影响研究

研究了不同浓度CuSiO4水溶液样品的核磁共振信号的特点,讨论了在特定的磁场扫场周期下,样品横向弛豫时间对共振信号的影响.发现当样品的横向弛豫时间远远大于扫场周期时,微观磁矩的退相是造成核磁共振信号衰减的主要因素,此时在共振点前后都会形成周期性的振荡信号.     

Origin软件在大学物理实验教学过程中的应用

文章以A类超声波在水中的传播速度的测量和液晶光开关电光特性的研究实验为例,详细描述了Origin软件在数据处理中的应用,结果表明在大学物理实验教学中引入Origin软件是可行的.     

快扫相关核磁共振波谱学

本文阐述了快扫相关核磁共振的理论、实验条件,提出一种用参考信号作处理的快扫相关方法,可得到不失真的慢通过谱,且不需相位校正。还用计算机与CW谱仪配接成实验系统,实现了快扫核磁共振谱的测量。文中对该技术作了详细讨论,指出了它的特点及其重要应用。     

利用地球磁场测量质子的自旋弛豫时间

利用地球磁场核磁共振(EF NMR)的方法测量水中质子自旋弛豫的时间.两种不同的自旋弛豫时间T_1和T_2分别测得为(2.46±0.16)s和(0.83±0.02)s,与《Measurement Science and Technology》2012年(21卷)第10期上Michal CA一文所得到的结果T_1=2.3±0.1 s吻合较好.此外,实验数据也验证了居里定律,并通过对硫酸铜溶液的测量说明了溶液中离子的存在会使自旋弛豫过程加快.此工作提供了一种利用地球磁场测量秒量级的自旋弛豫时间的方法.     

低场核磁共振流体分子结构在线探测技术（英文）

流体分子结构的探测是了解其物理、化学性质的基础.目前主要采用的实验室内分子结构探测技术包括光谱法和波谱法等,但这类测量方法具有测量效率低、需添加化学试剂、实验可重复性差等局限.基于低场核磁共振(NMR)技术进行流体组分的探测技术已十分成熟.该文提出进一步将该技术应用于烃类化合物流体分子结构的检测方法,并研发一种快速二维核磁共振驰豫测量脉冲序列和一套低场核磁共振流体在线检测系统.最终实现了一种快速、无损、清洁、有效的流体组分探测技术.     

低场核磁共振流体分子结构在线探测技术

流体分子结构的探测是了解其物理、化学性质的基础.目前主要采用的实验室内分子结构探测技术包括光谱法和波谱法等,但这类测量方法具有测量效率低、需添加化学试剂、实验可重复性差等局限.基于低场核磁共振（NMR）技术进行流体组分的探测技术已十分成熟.该文提出进一步将该技术应用于烃类化合物流体分子结构的检测方法,并研发一种快速二维核磁共振驰豫测量脉冲序列和一套低场核磁共振流体在线检测系统.最终实现了一种快速、无损、清洁、有效的流体组分探测技术.     

利用SensorKinetics手机传感器软件测量重力加速度

通过手机软件SensorKinetics精确地获得了气垫导轨上滑块的加速度,结合最小二乘法和Origin数据分析软件,依据牛顿第二定律,进而可以求得到重力加速度.实验表明,该方法操作简便,结果较为精确.     

自旋回波的简易观测方法及共振弛豫分析

在脉冲核磁共振实验中,通常采用自旋回波法测量共振弛豫时间,但模拟示波器观测难以获得准确的实验数据.通过对计算机标准配置资源声卡的性能检测及标定,使其达到物理实验测量数据定量分析的教学要求,同时利用免费的简易程序实现多通道数字信号采集功能并用于观测记录脉冲核磁共振信号.配合实验操作技术改进,既准确地测量了横向弛豫时间,又展现了符合物理实验教学的计算机应用方法.