连续法核磁共振实验的教与学

连续法核磁共振实验的教与学成音，王昱，朱永强，戴道宣（复旦大学物理系上海２００４３３）近一年来，我们在核磁共振这一重点实验的教改实践中，尝试采用三个层次相结合的新教学方法，即先指导学生独立调试出共振信号，然后研究弛豫特性，最后探索性地观测化学位移．在...     

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。     

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.     

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     

医用核磁共振成像简介

在现代医学中，影像诊断已成为检查确定疾病的一项重要和准确的方法．Ｘ线上、ＣＴ使医学影像诊断技术进入一个新的阶段，被称为七十年代世界上的重大科学成就之一．但Ｘ线是电离辐射，其剂量大，对人体有害．对于密度相差极小的组织Ｘ线、　ＣＴ也难以分辨．１９４６年美国物理学家Ｆ·Ｂｌｏｃｈ和Ｅ·Ｍ·Ｐｕｒｃｅｌｌ首先发现了核磁共振的物理现象．这一重大发现获１９５２年诺贝尔物理学奖．不久核磁共振在物理学、化学、生物学和工业上便得到了广泛的应用，１９７１年美国物理学家发表了核磁共振信号对癌组织的驰豫时间增加的论文，…     

应用核磁共振氢谱测试人体的血清

采用核磁共振（NMR）技术对人体的血清进行测试分析，发现健康人和癌症患者在核磁共振氢谱（^1H－NMR）中出现的特征有明显的差异，从而为医学临床检验提供了一个有用的证据。     

一种基于组分补偿的二维核磁共振测井数据高精度处理方法

二维核磁共振技术能够对储层中各类含氢流体进行无损、快速、定量的测量和表征，但受限于采集方式和参数，核磁共振设备在对页岩油等致密储层中的有机质、沥青等超快弛豫组分进行检测时，经常出现由于信号采集不完整所导致的二维谱中流体组分缺失或不准的问题.本文提出了基于超快弛豫组分补偿技术的T₂-T₁二维谱高精度反演方法，该方法将一维核磁共振前端信号补偿技术进行推广，通过在二维核磁数据反演前对回波数据进行组分补偿，能够有效解决二维核磁共振测井前端信号漏失的问题.实验及测井数据的应用表明，该方法在页岩油等富含快弛豫组分信号的储层中，可以得到更加精准和完整的储层信息.     

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.     

核磁共振实验的计算机辅助教学

基于核磁共振的经典理论——Bloch方程,运用Matlab程序对核磁共振实验的各个环节(观察核磁共振信号、自由衰减信号、自旋回波信号等)进行了可视化模拟,帮助学生认识和理解核磁共振,辅助实验教学.     

DPSD在低场核磁共振回波信号检测中的应用

核磁共振回波信号幅度微弱,容易受到来自电子器件和外部环境噪声的干扰,要求回波检测方法既能实时采集回波数据,又能较好的抑制噪声. 对比分析不同微弱信号检测方法的优缺点,归纳出DPSD(Digital Phase-Sensitivity Detection)方法在回波检测应用中的优越性. 通过仿真计算, 提出适用于回波信号检测的最佳滤波器窗函数. 在自制的核磁共振仪器上进行实验,结果表明,DPSD方法在满足回波信号实时测量的同时,有效压制了噪声,能准确的提取出低场核磁共振回波信号的幅度和相位信息.     

基于小波变换的低场核磁共振信号去噪方法的研究进展

低场核磁共振（low-field Nuclear Magnetic Resonance,low-field NMR）技术因其自身具有的独特优越性常被应用于极端条件下的测量,而且由于其采用的是永磁体,因而采集到的信号信噪比常常较低,在很大程度上影响了测量值的准确性.因此,如何去除混杂在信号中的加性高斯白噪声增加测量值的可靠性显得尤为重要.针对这一问题,国内外学者相继提出了众多优秀的去噪方法,其核心都是在不损失含噪信号中有效信息的基础上滤除掉夹杂在其中的噪声信号.本文在基于对小波变换理论分析的基础上,介绍了3种目前较为流行的用于低场核磁共振信号去噪的方法,分别是小波阈值去噪、模极大值去噪和小波系数相关性去噪,并给出了用于评价去噪效果的四个参数及其计算方法.     

用单个场效应管观测核磁共振和电子自旋共振信号

本文介绍了单个结型场效应管构成的边缘振荡磁共振探头，用它在不同的工作频率上稳定而可靠地观测到了核磁共振和电子臼旋共振信号，有很好的信噪比，振荡器最高频率可达 １３０ ＭＨｚ．     

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.     

头孢菌素类化合物的核磁共振谱研究

应用¹H NMR、¹³C NMR和DEPT135°技术以及¹H-¹H COSY、HMBC、HMQC二维核磁共振技术，对头孢菌素类抗生素头孢替坦二钠、头孢曲松钠及头孢噻肟钠的质子信号和碳信号进行了全归属，并指出其核磁共振谱特征.     

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。     

一维核磁共振谱数据的小波变换压缩

本成功地将小波变换的多尺寸信号分解（ＭＲＳＤ）方法用于一维核磁共振（ＮＭＲ）信号的数据压缩。将一幅由３２７６８个数据点构成的ＮＭＲ谱图压缩至５１２个数据点,仍能在均方差很小（２．７７６９×１０＾－４）的情况下很好地重建原始谱图。     

仲氢诱导极化增强的核磁共振实验条件优化

仲氢诱导极化(Parahydrogen Induced Polarization, PHIP)技术能够极大地增强核磁共振信号,在化学、生物、医学等多方面具有广阔的应用前景．但在实际应用中,通过PHIP技术获得的核磁共振(NMR)信号增强倍数往往受到实际反应条件的影响．该文中以己炔的加氢反应为例,考察了氢气通入方式、反应温度和反应压强对PHIP实验中核磁共振信号增强倍数的影响．     

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.     

曼斯菲尔德（Mamsfield，Sir Peter，1933-）英国物理学家（Physicist，England）

曼斯菲尔德是核磁共振成像（NMRI）技术的发明者之一。他与美国化学家劳特布尔埔共享T2003年诺贝尔生理学和医学奖。核磁共振成像是利用在物体的不同点处磁场强度不同，因而在不同点上产生不同的核磁共振频率；共振吸收谱线的频率分布就对应于共振核的空间分布：借助于计算机，便可以重建出原来的图像。     

磁共振波谱及成像技术在纳米尺度物质生物效应研究中的应用

纳米尺度物质的生物效应研究是近年来在纳米科技发展过程中派生出来的一个崭新的、发展很快的且多学科高度交叉的领域，需要把纳米科学、物理学、化学以及生物医学等多学科的研究手段结合起来，进行综合研究．核磁共振波谱与成像，作为一种原位、无损、动态、实时、多信息的检测手段，在此领域的研究中将发挥不可或缺的重要作用．文章分3个方面简要介绍核磁共振波谱与成像技术在纳米尺度物质生物效应研究中的应用：（1）纳米尺度物质在生物组织及个体内的检测与分析；（2）纳米尺度物质与生物大分子相互作用的核磁共振波谱研究；（3）纳米尺度物质生物效应的核磁共振代谢组学研究．