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.     

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.     

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.     

通用硬件脉冲序列发生器的研制

为了满足任意核磁共振脉冲序列的需要,提高脉冲序列发生器的性能和稳定性,本文提出了一种基于现场可编程逻辑器件（FPGA）和大容量高位宽静态存储器（SRAM）的硬件脉冲序列发生器,详细讨论了这种设计方案的特点,并通过一系列实验验证了其性能和可行性.     

SHA+脉冲序列用于g-C_3N_4样品~(15)N-~(15)N相关性的固体核磁共振研究（英文）

利用固体核磁共振实验研究了~(15)N标记的g-C_3N_4样品中的~(15)N-~(15)N空间相关性,在高场和魔角旋转条件下对比两种不同的脉冲序列PDSD和SHA+的实验效果.发现当某个氮上连有质子的时候,脉冲序列SHA+比PDSD可以更好地检测~(15)N原子间的极化转移.该研究可以为材料科学领域,特别是含氮掺杂的碳材料,提供一种有价值的研究方法.     

核磁共振实验辅助设计专家系统

采用CLIPS作为事实推理核心,以Visual C++为界面开发工具,设计开发了核磁共振实验辅助设计专家系统软件．该软件可以根据用户提供的关于实验目的、样品特性和谱仪能等信息,建议所需进行的核磁共振实验．在用户反馈实验结果后,该系统可以进一步提出建议,如此循环往复．对于建议进行的实验,系统也给出脉冲序列、参数设置、注意事项等与实验相关的详细信息．本系统对于核磁共振的教学也可以起到辅助作用．     

脉冲动态核极化增强的NMR和MRI系统研究（英文）

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.     

SHA+脉冲序列用于g-C3N4样品15N-15N相关性的固体核磁共振研究

利用固体核磁共振实验研究了15N标记的g-C3N4样品中的15N-15N空间相关性,在高场和魔角旋转条件下对比两种不同的脉冲序列PDSD和SHA+的实验效果。发现当某个氮上连有质子的时候,脉冲序列SHA+比PDSD可以更好地检测15N原子间的极化转移。该研究可以为材料科学领域,特别是含氮掺杂的碳材料,提供一种有价值的研究方法。     

核磁共振实验教学内容的重组与优化

探索研究了一种将连续核磁共振和脉冲核磁共振有机融合的实验教学方法.在实验中,利用多媒体课件展示核磁共振的物理原理,学生分别采用连续和脉冲核磁共振方法测量同样浓度的CuSiO4水溶液的表观弛豫时间和横向弛豫时间,了解样品浓度、磁场非均匀度等因素对横向弛豫时间测量的影响.     

固体核磁共振中旋转回波激发的研究

本文提出的旋转回波脉冲序列具有激发带宽适中,实验参数调整简单的特点,可广泛应用于固体样品的核磁共振谱测量中.理论计算和实验结果表明它比传统的双90°回波序列的激发效果好. 关键词：     

核磁共振成像系列实验教学探讨

超小型核磁共振成像仪已经应用在近代物理实验教学中,该仪器可以研究各种样品的脉冲核磁共振.本文从教学内容和教学方法上对核磁共振成像实验进行了探讨·     

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Eclipse图形建模框架的图形化脉冲序列设计软件的实现

采用Eclipse图形建模框架（Graphical Modeling Framework,GMF）技术构建了一个图形化磁共振脉冲序列设计软件．软件具备所见即所得的特点,用户使用拖放方式所画出的脉冲序列与教科书和参考文献上的脉冲序列几乎一样．软件支持核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance,NMR）波谱和磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging,MRI）的脉冲序列设计,同时提供实验参数管理模块,实现脉冲序列基础上的NMR实验设计和执行预览．得益于GMF完善的模型-视图-控制器模式和强大的代码生成能力,软件开发周期大幅度缩短、扩展能力大幅度提高．     

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     

沸石^17O固体核磁共振研究进展

沸石作为一类最重要的固体氧化物材料,是17O固体核磁共振最早研究对象之一.近年来,随着核磁共振谱仪磁体场强的不断提高,以及新脉冲序列的发展,17O固体核磁共振被越来越多地应用于沸石的结构表征,在研究骨架氧结构以及测定Brnsted酸位的O-H键长等方面都提供了非常丰富的信息.本文将介绍17O固体核磁共振的特点,回顾20年来它在沸石研究方面的发展并着重介绍近期这一方面的研究突破.     

沸石17O固体核磁共振研究进展

沸石作为一类最重要的固体氧化物材料,是¹⁷O固体核磁共振最早研究对象之一. 近年来,随着核磁共振谱仪磁体场强的不断提高,以及新脉冲序列的发展,¹⁷O固体核磁共振被越来越多地应用于沸石的结构表征,在研究骨架氧结构以及测定Brønsted酸位的O-H键长等方面都提供了非常丰富的信息. 本文将介绍¹⁷O固体核磁共振的特点,回顾20年来它在沸石研究方面的发展并着重介绍近期这一方面的研究突破.      

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.     

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．     

现场岩屑核磁共振分析技术的实验研究

提出了利用核磁共振技术进行现场岩屑油层物理参数定量分析的方法. 在室内实 验研究的基础上，对比分析了核磁共振岩屑分析与核磁共振岩心分析的异同，对现场核磁共振岩屑分析的可行性进行了研究，给出了利用核磁共振技术确定岩屑孔隙度、渗透率等重 要油层物理参数的方法.     

一种改进的核磁共振测井测量脉冲序列

提出了一种可以提高核磁共振测井测量速度的新型测量脉冲序列,它基于对原有CPMG测量脉冲序列的改进.在原有的测量序列中,在一个CPMG脉冲序列结束之后,直接进行等待(T₁延时),以使磁化强度矢量能够完全恢复到平衡位置,然后再进行下一个CPMG脉冲序列的测量.由于测井仪器的连续运动,在测量含有长T₁成分的地层时,等待时间需要取得较长,使得测井速度很低.但在实际地层中,恰恰又是油气的T₁较长,这无疑给核磁共振测井带来了麻烦.作者发现,如果在一个CPMG脉冲序列结束之后在-x方向先施加一个90°脉冲(或在x方向施加一个270°脉冲),再进行等待,就能更好地使长T₁成分得到极化,从而缩短等待时间、提高测量速度.文中对这种改进后的脉冲序列进行了计算和分析,证明它确实具有一定的优越性.