高场核磁共振波谱仪宽带前置放大器的研制

宽带前置放大器是磁共振仪器的重要部件,其性能决定了整个仪器X核通道的检测灵敏度. 根据射频电路理论以及磁共振波谱仪整体性能指标的要求,设计并实现了可应用于高场核磁共振波谱仪的高性能宽带前置放大器. 实测结果表明,所研制的核磁共振波谱仪宽带前置放大器在15 MHz~300 MHz频率范围内,其工作性能达到：带内增益>38 dB,带内平坦度<1.5 dB,噪声系数基本保持在1.2 dB以下,射频开关切换时间<1.5 μs,具有带内增益平坦度高,噪声系数小,发射状态下放大器前端保护电路隔离度高,以及工作状态检测电路准确、简洁的特点. 同时高场核磁共振碳和磷等杂核实验显示,利用所研制的宽带前置放大器可检测到具有较高信噪比的NMR信号.     

核磁共振谱仪超导磁体研究

对核磁共振谱仪超导磁体作了一些调研 ,并在理论的基础上对 4 0 0 MHz NMR谱仪超导磁体进行了方案设计计算     

一种实现部分谱的Tailored检测的简便方法

本文介绍一种利用延迟采样实现部分谱的Tailored检测的方法。文章对该方法作了理论上的分析并给出了用于强溶剂峰抑制时的实验结果,获得良好的效果。     

在抑制强溶剂峰的条件下测量T_1值

当所测样品含有强溶剂信号时,由于主要谱线的动态范围受到严重限制,用常规的方法例如IR方法)测量T_1其精度将受到很大影响,而现有的脉冲抑制溶剂峰技术在用于T_1测量时都有一定的困难.本文提出了一种新的改进型IR方法,通过两次结果相加实现溶剂信号抑制后测量T_1,从而解决了上述困难.文中给出了该方法的理论说明,计算和主要实验结果,且与常规反转恢复法(IR)所获得的结果作了比较.     

高温核磁共振探头

本文设计研制了一种用于动态核磁共振研究的高温探头,它适用于磁铁极间距离为30mm的核磁共振波谱仪,探头中样品处的温度从室温至1300K连续可变,探头既可用于质子(¹H)也可用于其它核(如¹¹B,³¹P,²³Na等),并给出了高温探头的结构、指标及实际应用于测量的例子。     

核磁共振波谱仪用射频功率放大器的设计与实现

介绍了一种应用于核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance,NMR）波谱仪的宽频带射频功率放大器的设计与实现,提出了射频功率放大器门控信号的设计,探讨了利用传输线变压器构建功率MOSFET输入输出阻抗匹配网络的方法. 该射频功率放大器采用多级驱动结合功率放大的结构,包含2个工作模块和基于宽频带定向耦合器的辅助电路,支持高带和宽带通道的相关实验. 将该射频功率放大器应用在自主研发的500 MHz高分辨率液体NMR谱仪上,测量射频功放的上升、下降时间及输出线性度,并对比测试¹H和¹³C NMR标样的信噪比,实验结果证明了该设计的可行性.     

基于最大隶属原则的核磁共振波谱模糊识别

介绍了基于最大隶属原则的核磁共振(NMR)波谱模糊识别原理与方法. 提出了关于核磁共振波谱模糊集合的概念,并给出了相应的隶属函数. 通过建立标准谱数据库和相应的模糊识别算法,实现了核磁共振波谱的快速自动定性分析. 对苯酚、邻苯二酚、间苯二酚及对苯二酚4种化合物及其11种混合物样品的¹H NMR谱进行了定性分析. 结果表明,在粗略找峰和隶属度阈值在0.45~0.85之间较大范围内取值的情况下,方法均给出了准确的识别结果.     

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FPGA小型化谱仪控制台的设计

针对核磁共振波谱仪中控制台的功能需求,考虑到仪器小型化的趋势,提出了基于FPGA和ARM的小型化控制台设计方案. 该方案具有体积小、处理速度快、控制精准、开发周期短和成本低等特点. 该文着重介绍了FPGA在系统中的功能实现,包括命令字接收、参数配置、脉冲发射和数据采样模块. ARM嵌入式模块实现控制台与上位机的以太网通信,以及和FPGA的高速并行总线通信,使控制台内部运行不受网络状况的干扰. 最后针对该设计方案提出几点改进建议.     

NMR波谱仪控制台系统的软件测试

作为保证软件质量的重要手段,软件测试多年来一直受到关注. 本文阐述了核磁共振（NMR）波谱仪研制中的软件测试方法,从软件测试的概念出发,结合波谱仪控制台系统的软件结构和核磁共振实验本身的特性,介绍了整个测试过程,分析了测试难点及其解决方法,并详细说明了软件测试的实现过程以及在提高波谱仪可靠性和稳定性上所起的积极作用.      

NMR谱仪软件脚本环境的研究与应用

主要讨论在核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance,NMR）谱仪软件中引入脚本环境的方法和应用. 首先,介绍脚本语言的概念,并比较分析了几种脚本解析器;其次,概述了谱仪软件的系统结构,阐述了使用QtScript引擎建立脚本环境的方法,并结合NMR软件系统中实验参数、命令行等模块,提出了可行的脚本化方案;最后,给出了测试结果和改进方法.     

便携式核磁共振谱仪的研究进展

与超导核磁共振谱仪相比,便携式核磁共振谱仪虽然在灵敏度和分辨率方面存在不足,但是其在快速现场检测方面具有明显的优势和广阔的应用前景.近年来,新技术和新方法的出现有效提高了便携式NMR谱仪的分析能力,使得它更具实用性.该文介绍了便携式NMR谱仪在核心软硬件、高分辨实验方法和实际应用等方面的最新进展,并对以后的发展方向进行了展望.     

基于自主研发的500 MHz NMR谱仪的紫杉醇结构解析

中国科学院武汉物理与数学研究所（WIPM）于2010年成功研制了500 MHz（WIPM-I 500）高分辨超导核磁共振（NMR）谱仪,并将其投入实际应用中.然而,关于其二维核磁共振（2D NMR）谱图的准确性及在此基础上对复杂物质的结构解析尚无系统完整的数据报道.该文利用WIPM-I 500型NMR谱仪,对紫杉醇样品进行了1D NMR及2D NMR（包括¹H-¹H COSY、¹H-¹H TOCSY、J-Res、¹H-¹³C HMQC和¹H-¹³C HMBC）实验,将谱图分析结果与进口仪器进行了对比.结果表明：利用WIPM-I 500型NMR谱仪能够采集准确的2D NMR谱图,为紫杉醇的正确归属提供了实验基础;而且该文也纠正了文献中对紫杉醇的错误归属.     

一种NMR谱仪控制台软件系统的多层架构设计

提出了一种用于核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）谱仪控制台软件系统的多层架构设计. 该设计在逻辑功能上将系统抽象为Linux硬件设备驱动、驱动接口、业务逻辑、网络传输和协议控制5层,每一层完成系统中特定的功能,并且独立维护. 这种采用分层的设计方式降低了系统的耦合性,简化了系统结构; 并且能多层同时开发,提高了编程效率,缩短了开发周期. 严格测试后,该软件系统与实验室自主研发的硬件联合调试,运行良好,能够长期稳定的进行实验操作,满足设计要求.     

Internet Technology in Magnetic Resonance: A Common Gateway Interface Program for the World-Wide Web NMR Spectrometer

A custom-written Common Gateway Interface (CGI) program for remote control of an NMR spectrometer using a World Wide Web browser has been described. The program, running on a UNIX workstation, uses multiple processes to handle concurrent tasks of interacting with the user and with the spectrometer. The program's parent process communicates with the browser and sends out commands to the spectrometer; the child process is mainly responsible for data acquisition. Communication between the processes is via the shared memory mechanism. The WWW pages that have been developed for the system make use of the frames feature of web browsers. The CGI program provides an intuitive user interface to the NMR spectrometer, making, in effect, a complex system an easy-to-use Web appliance.     

宽带脉冲DC SQUID核磁共振谱仪的研制

DC SQUID NMR在研究凝聚态体系 ,尤其在研究低温下量子有序态等方面是一项非常有价值的技术。文中描述了在带有宽带电子设备的商业 DC SQUID基础上建立起宽带脉冲谱仪 ,以及马鞍形激发线圈、采集线圈和低温装置的设计 ,并测量了铂样品在 4.2 Kz温度下的 NMR信号。     

一体化核磁共振谱仪控制台的软件系统设计

提出了一体化核磁共振谱仪控制台的软件系统设计方案,主要包括2部分,一部分是安装在谱仪控制台上的嵌入式Linux操作系统及实时控制软件,另外一部分是PC机上的界面控制软件. 2部分软件之间利用socket网络接口进行数据交互, 采用TCP/IP通信协议,这样既能保证数据传输的可靠性又可以达到较高的数据传输速率. 通过网络通信,该谱仪控制台还可以接受远程操控和系统升级. 该文具体阐述了该软件系统的设计思路和设计方法,对设计的软件系统进行了实验测试,并对实验结果进行了讨论.