微波诱导光学核极化进展

微波诱导光学核极化（Microwave-Induced Optical Nuclear Polarization,MIONP）技术利用光激发三重态样品来极化电子,再用微波将处于非热平衡态的电子极化转移到待检测原子核,将原子核的检测灵敏度提高几个量级甚至更多．这种灵敏度极化增强方法可以用来进行蛋白质结构和动力学检测、光化学和光物理进程的基础研究、量子计算和低场核磁共振（Low-field Nuclear Magnetic Resonance,Low-field NMR）与磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging,MRI）应用研究．该文简要分析了MIONP的物理原理及其在核极化增强中的优势,结合实验条件综述了一些重要的成果．最后,对微波诱导光学核极化的前景作了展望．     

脉冲动态核极化增强的NMR 和MRI 系统研究

该文介绍了一种自行设计和构建的可扩展脉冲动态核极化谱仪,可以实现核磁共振波谱与磁共振成像的功能．该仪器的新颖设计主要有：1) 采用基于PCIe 的分布式总线结构,能够极大地提高数据传输效率和通信可靠性,实现精确控制脉冲序列;2) 采用外部高速的DDR 芯片存储脉冲序列元素和FID 数据,可以极大的提高脉冲序列的执行速度,减少快速成像序列的TR 时间间隔;3) 采用时钟移相技术,可以精确产生分辨率为纳秒级别的数字脉冲．最后对该仪器的动态核极化-磁共振波谱与核磁共振成像功能进行了实验验证．     

DNP-EPR多功能谱仪中微波桥的设计与实现

在自主研制的动态核极化（Dynamic Nuclear Polarization,DNP）分子影像装置的基础上,提出了一种集DNP和电子顺磁共振（Electron Paramagnetic Resonance,EPR）于一体的多功能谱仪,并对其中的关键部件之一--微波桥进行了设计.微波桥的引入,实现了DNP微波发射机的集成化,以及在DNP谱仪基础上的EPR功能扩展.通过结构设计、电路仿真及系统测试,完成了高频谱纯度、高动态范围的微波发射机以及低噪声系数的微波检测系统的设计与制作.并通过DNP增强实验以及连续波EPR实验对微波桥的性能进行了验证.     

DITFB/4-OH-TEMPO体系中卤键作用的19F DNP研究

卤键与氢键相似,是实现分子与分子非共价键连接的作用之一,其广泛地应用于工程材料和生命化学等领域．有关卤键相互作用的动态核极化（DNP）研究还未见报道．本文利用连续波-电子顺磁共振（CW-EPR）谱仪及自主研制的DNP实验平台对存在卤键相互作用的体系——1,4-二碘四氟苯（DITFB）/4-羟基-2,2,6,6-四甲基吡啶-1-氧自由基（4-OH-TEMPO）进行¹⁹F DNP研究,并与无卤键作用对照组——六氟苯（PFB）/4-OH-TEMPO的¹⁹F DNP增强效果进行了比较．结果发现,DITFB/4-OH-TEMPO较PFB/4-OH-TEMPO具有更窄的EPR线宽和更大的¹⁹F DNP增强．这表明自由基与DITFB卤键作用削弱了自由基之间的电子自旋-自旋相互作用,从而使自由基横向弛豫时间（T_2e）增加、线宽变窄,导致DNP饱和因子和增强倍数变大．因此,可以通过卤键调控自由基电子自旋相互作用,以改善核的DNP增强效果．     

TM110模式DNP探头的研制与应用

为了满足自主研发的X波段动态核极化系统(DNP-NMR/MRI)对探头的需求,设计制作了用于动态核极化的TM_(110)模式圆柱形谐振腔探头.通过理论分析计算得到了探头腔体的初步尺寸,进而利用软件对其完整结构做进一步的仿真优化,并测试了基于优化参数设计加工的探头的性能参数.完成了探头在自主研制的场强为0.35 T的DNP-NMR/MRI系统上的测试,得到了大于50倍信噪比(S/N)增强的质子信号,同时获得信噪比增强的磁共振影像.