针对磁共振射频脉冲的时频域分析方法比较研究

射频脉冲可实现样本自旋体系的精确操控,进而产生预期的核磁共振(NMR)信号,在NMR信号产生过程中扮演重要角色.该文分别采用短时傅里叶变换(STFT)、连续小波变换(CWT)和维格纳-威利分布(WVD)几种时频域分析方法对射频脉冲(优化形状脉冲)进行特性分析和比较.结果表明,三种方法各自具有优缺点,结合各自优势对射频脉冲进行各种方法分析,可以更好地理解复杂脉冲的幅度、相位特性在时频域的分布情况.该文的研究方法将为直观理解复杂射频脉冲对自旋体系的作用机制提供参考.     

DIGGER和ISIS相结合的NMR空间定位法

本文通过采用DIGGER射频脉冲对核自旋进行选择予饱和,从而改进了ISIS技术的空间定位质量.     

14N核四极共振中自旋锁定的偏共振效应

用虚拟自旋-1/2算符理论计算了核四极共振自旋系统在自旋锁定脉冲序列作用下的时间演化,获得了自旋锁定信号随锁定脉冲长度和射频频率偏置的变化关系。如果不考虑准备脉冲期间射频频率偏置的影响,那么可简单地用核磁共振中的矢量模型来解释自旋锁定这一现象。 关键词：     

当能级间隔较小时三能级核四极共振自旋系统对脉冲的响应

用虚拟自旋-1/2算符理论考察了I=1的核四极共振自旋系统在其能级间隔较小时对1-2个脉冲的响应.由于核四极相互作用表象中的射频场与核自旋的相互作用(H_rf)包含时间,因而用Dyson时序算符来计算密度算符在H_rf作用下的演化.     

用于同时多层MRI的选择性射频脉冲的优化设计

近年来,为提高磁共振成像（MRI）信号信噪比（SNR）、缩短成像时间,同时多层成像技术受到了极大的关注.为了实现同时多层的选择性激发,现有的多层成像序列大多使用组合射频（RF）脉冲,该脉冲可包含多个独立的幅值相同相位不同的简单脉冲,由于其采用简单的线性叠加方法,该类脉冲射频功率随脉冲数量呈现平方增长,因而应用受限.针对这一问题,基于自旋动力学和优化控制原理,本文提出了一种针对同时多层MRI的选择性射频脉冲的数值优化方法,该方法充分运用射频脉冲的调控机制,获得优化脉冲,并配合层选梯度,可实现任意层厚、层间距、层数的同时高效选择性激发.最后,通过数字模体的同时多层模拟成像实验验证了优化脉冲的有效性.     

￣（14）N核四极共振的偏共振效应

用虚拟１／２自旋算符讨论了核四极共振（ＮＱＲ）中自旋Ｉ＝１的自旋系统对激发脉冲宽度和频率偏置的响应。用单脉冲和双脉冲来观测的核四极共振信号与理论预期相符合。此外还证明，若只考虑射频场在分子电场梯度（ＥＰＧ）张量主轴坐标系（ＰＡＳ）中的一个轴上的分量（即有效射频场分量）的作用，就可用ＮＭＲ矢量模型来处理Ｉ＝１的核自旋系统。     

14N核四极共振的偏共振效应

用虚拟１／２自旋算符讨论了核四极共振（ＮＱＲ）中自旋Ｉ＝１的自旋系统对激发脉冲宽度和频率偏置的响应。用单脉冲和双脉冲来观测的核四极共振信号与理论预期相符合。此外还证明，若只考虑射频场在分子电场梯度（ＥＰＧ）张量主轴坐标系（ＰＡＳ）中的一个轴上的分量（即有效射频场分量）的作用，就可用ＮＭＲ矢量模型来处理Ｉ＝１的核自旋系统。 关键词：     

当能级间隔较小时三能级核四极共振自旋系统对脉冲的响应

用虚拟自旋—１／２算符理论考察了Ｉ＝１的核四极共振自旋系统在其能级间隔较小时对１—２个脉冲的响应．由于核四极相互作用表象中的射频场与核自旋的相互作用（Ｈｎ）包含时间．因而用Ｄｙｓｏｎ时序算符来计算密度算符在Ｈｎ作用下的演化．     

固体中半整数四极核的自旋扩散

首先介绍固态中自旋扩散的一般理论，包括半经典描述和建立在投影算子理论上的密度矩阵描述. 接着以丰核环境中相互偶合的自旋-1/2系统以及自旋-3/2系统为典型列举了自旋扩散速率的计算. 最近藉助多量子魔角旋转(MQMAS)方法实现半整数四极核的多量子谱自旋扩散实验，可以测量固体粉末中半整数四极核体系四极张量相对方向. 结合作者最近的计算机模拟和实验测量结果对这一新兴方向作了重点介绍，尤其指出了射频
脉冲强度、宽度及样品旋转速度对交叉峰线型的影响.     

优化重聚脉冲提高梯度场核磁共振信号强度

缩短射频脉冲宽度, 有助于解决脉冲电力消耗大、样品吸收率高、信噪比低等极端条件核磁共振探测的关键问题. 本文首先分析射频脉冲角度对核磁共振自旋回波信号强度的影响机理, 基于Bloch方程推导了回波信号幅度与扳转角、重聚角的关系. 在特制核磁共振分析仪上采用变脉冲角度技术, 分别在均匀磁场和梯度磁场条件下实现对扳转角和重聚角与回波信号强度关系的数值模拟和实验测量. 结果表明, 梯度场中, 扳转角为90°、重聚角为140°的射频脉冲组合获得最大首波信号强度, 比180°脉冲对应的回波幅值提高13%, 能耗降低至78%. 选用该重聚角(140°) 优化设计饱和恢复脉冲序列探测流体的纵向弛豫时间T₁特性, 准确获得 T₁分布.该结果对于低电力供应、且对信噪比有较高要求的核磁共振测量, 如随钻核磁共振测井和在线核磁共振快速检测等, 具有重要意义. 关键词： 核磁共振 信号强度 重聚脉冲角度 Bloch方程     

相位可控的核四极矩共振激励脉冲发生器设计

在核四极矩共振（NQR）领域,射频激励脉冲信号的优劣对NQR响应信号有重要影响.针对常规方法中射频激励脉冲参数不可控的问题,本文基于32位闪存微型控制器STM32和直接数字频率合成（DDS）芯片AD9910设计了一种相位可控激励脉冲发生器.采用STM32控制AD9910产生波形参数（脉冲宽度、脉冲间隔、脉冲个数和共振频率等）可控的射频激励脉冲,利用LabVIEW软件平台设计脉冲参数设置界面,并建立计算机与微控制器通信,实现波形参数的精确优化控制.实验结果表明,该方法实现了相位可控的NQR激励脉冲序列,可为后续NQR信号检测提供有效激励源.     

Tailored sinc pulses for uniform excitation and artifact-free radio frequency time-domain EPR imaging

A method to generate shaped radiofrequency pulses for uniform excitation of electron spins in time-domain radio frequency (RF) electron paramagnetic resonance (EPR) imaging is presented. A commercial waveform generator was integrated with the transmit arm of the existing time-domain RF-EPR spectrometer to generate tailored excitation pulses with sub-nano second resolution for excitation with a 90 degrees flip-angle. A truncated sinc [sin(x)/x] pulse, tailored to compensate for the Q-profile (RF frequency response) of the resonator, was shown to yield images from phantom objects as well as in vivo images, with minimal distortion. These studies point to the advantages in using shaped sinc pulses to achieve improved uniform excitation over a relatively wide bandwidth region in time-domain RF-EPR imaging (RF-FT-EPRI).     

紧凑型自聚束微波电子枪设计研究

 提出一种新的紧凑型强流电子枪结构。紧凑型自聚束微波电子枪是一个多驻波腔结构,最大特点是腔与腔之间相互没有耦合,每腔可分别独立馈入功率和调节相位。通过选择合适的馈入功率和高频相位搭配,能够得到较优的束流品质。在此基础上采用外注入电子束的结构,能进一步增大流强和降低能散度,同时消除电子反轰对阴极工作的不利影响。利用Superfish和Parmela程序对腔体结构和束流动力学反复进行计算,确定了一组结构和工作参数。模拟结果表明出束微脉冲峰值流强可以到18 A,能散度小于2‰,横向发射度小于6 πmm·mrad。最后给出腔体冷侧结果,与模拟计算结果吻合得较好。     

Electronic Energy Transfer in a Single Donor–Acceptor Pair with Triplet–Triplet Absorption

Optics and Spectroscopy - The protocol of dynamic decoupling using a sequence of resonance RF pulses with different shapes in a system of dipole-coupled electron/nuclear spins with inhomogeneous...     

60MHz电容耦合等离子体中电子能量分布函数特性研究

甚高频(频率大于30 MHz)耦合放电源由于能产生大面积高密度的等离子体而受到了人们的广泛关注. 采用电流、电压探针以及朗缪尔探针诊断技术对60MHz射频激发产生的容性耦合等离子体的放电特性及电子行为进行了研究. 实验结果表明,等离子体的等效电阻/电容随着射频输入功率的增加而减小/增加;等离子体中电子行为不仅依赖于射频输入功率,还与放电气压密切相关;放电气压的增加导致电子能量概率分布函数(EEPF)从双温Maxwellian分布向Druyvesteyn分布转变,而且转变气压远低于文献所报道的数值,这主要是由于在60MHz容性耦合等离子体中电子反弹共振加热效率大为降低. 关键词： 甚高频容性耦合等离子体 朗缪尔探针诊断 电子加热模式     

Asymmetry in the strong-field ionization of Rydberg atoms by few-cycle pulses

We present measurements of the electron ejection direction in the ionization of high (n=90) Rydberg states of rubidium subjected to few-cycle radio-frequency (RF) pulses. For weak pulses we find a strong asymmetry for even (cosine) pulses and no asymmetry for odd (sine) pulses. This asymmetry disappears for pulses longer than four RF cycles. For strong pulses, very large asymmetry is found for both sine and cosine pulses that persists up to eight RF cycles and is attributed to initial state depletion effects within a cycle.     

用于长脉冲多束团直线加速器的SLED系统

根据长脉冲多束团直线加速器对输入微波波形的要求,系统研究了带有SLED的微波系统,由SLED基本理论推导了输出RAMP波形和平顶波形脉冲时SLED所需的输入波形,给出SLED的参数优化方法.用冷测实验对所发展的理论进行了验证,第一次用SLED产生了RAMP波形和平顶波形的RF脉冲.     

一种用于高场MRI的多源射频发射机

介绍了高场磁共振成像（MRI）多源发射技术的原理,提出了一种用于高场MRI系统的多源射频信号发射机.它能并行输出多路频率、相位、幅度,可快速独立调节的射频脉冲信号.该射频发射机的实现基于单片现场可编程门阵列（FPGA）和多通道数模转换器（DAC）芯片,FPGA读取预存于双端口随机存取存储器（RAM）中的射频信号参数,并利用读取的参数分别实现每路信号的直接数字频率合成（DDS）和信号调制等核心功能,获得多路数字射频信号;FPGA输出的数字信号经过高性能DAC转化为模拟信号,即所需要的射频信号.该射频发射机在设计中大量采用软件无线电技术,即利用Xilinx提供的IP核实现DDS和信号调制等主要功能,具有集成度高、体积小、灵活度高的优点,同时,该设计可以大大缩短开发时间,有效降低实现的难度和成本,为高场MRI谱仪的多源射频发射机的设计研制提供了一种低成本、高效、高性价比的方案.     

On time-optimal NMR control of states of qutrits represented by quadrupole nuclei with the spin <Emphasis Type="Italic">I</Emphasis> = 1

Elementary logical operators (selective rotation, Fourier transform, controllable phase shift, and SUM gate) are considered for a quantum computer based on three-level systems (qutrits) represented by nuclear spins I = 1 under nuclear magnetic resonance conditions. The computer simulation of the realization of these operators by means of simple and composite selective radiofrequency (RF) pulses and optimized RF pulses is performed. The time dependence of the amplitude of last pulses is found by numerical optimization at different durations. Two variants are proposed for realization of a two-qutrit SUM gate by using one-qutrit or two-qutrit optimized RF pulses. The calculated time dependences of realization errors were used to study the time optimality of different methods for obtaining gates, proposed earlier and in this paper. The advantages and disadvantages of each of the methods are evaluated for different values of physical parameters.     

An integrated program for amplitude-modulated RF pulse generation and re-mapping with shaped gradients

Efficient generation of amplitude modulated, frequency selective RF pulses has been demonstrated by the Shinnar-Le Roux (SLR) algorithm. In the present article, we provide an overview of a relatively comprehensive computer program that includes a version of the SLR algorithm and also incorporates an algorithm for re-mapping a selective RF pulse onto a new dwell time with modulated gradients. The re-mapping may be used to reduce SAR, or to shorten the RF pulse time by increasing the gradient and RF strength in regions where the original RF pulse amplitude was low. The program includes additional useful features including a Bloch equations algorithm, and pulse scaling, to enable examination of pulse profiles under a variety of conditions such as RF inhomogeneity and even nuclear relaxation. The program, MATPULSE, was developed with the MATLAB for Windows programming language and makes extensive use of the MATLAB graphical user interface (GUI) features to generate a userfriendly interface. A number of examples are provided to illustrate the capabilities of the MATPULSE program.