不均匀不稳定磁场下高分辨液体核磁共振新技术的研究进展

高分辨核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance,NMR）谱的获得通常需要高度稳定且均匀的强静磁场. 阻抗磁体或阻抗－超导混合磁体可获得比超导磁体高得多的磁场, 但它们的磁场的稳定性与均匀性比较差;另一方面, 在活体定域波谱研究中,样品内部组分的磁化率差异,运动或生理活动等作用将不可避免地导致磁场的不均匀不稳定,并且这些不稳定不均匀性无法通过锁场匀场等传统的方法消除. 基于分子间零量子相干的方法、空间编码单扫描快速方法、反卷积技术等日渐成为在不均匀不稳定磁场下获取高分辨率的NMR谱的研究热点.     

不均匀场下基于分子间双量子相干核磁共振技术的果肉检测

核磁共振（NMR）谱图可在不破坏生物样品的状态下提供组织成分组成及其含量的信息,已被广泛应用于生物、医学和食品检测等领域.NMR谱图分辨率越高,提供的与组织成分相关的信息越丰富、越准确,也越有利于未知成分的定性和定量分析.传统的高分辨NMR谱图通常要在均匀磁场下采集.但在实际应用中,均匀的磁场较难获得.这就使得我们采集的NMR谱图的分辨率,以及由此获得的生物组织成分组成和含量等信息的准确性受到影响.源于远程偶极相互作用的分子间双量子相干（iDQC）技术对磁场均匀度不敏感,可在不均匀场下获得高分辨率NMR谱图.本文采用基于iDQC技术的IDEAL-Ⅱ序列对甲基丙烯酸丁酯、蕃茄和西瓜三种样品进行了NMR实验,结果证明基于iDQC技术在不均匀场下获得水果的高分辨NMR谱图是可行的,这对食品科学以及食品检测具有积极的意义.     

基于神经网络拟合的腹部化学交换饱和转移成像

磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）化学交换饱和转移（Chemical Exchange Saturation Transfer，CEST）技术在临床诊断中展现了巨大的潜力，但在腹部成像中受到主磁场偏移量大的挑战，而且利用传统的非对称性分析法得到的酰胺质子转移（Amide Proton Transfer，APT）成像对比度受到核奥氏增强（Nuclear Overhauser Enhancement，NOE）效应的干扰.本文提出了一种基于神经网络拟合的CEST后处理方法，对每个像素采集得到的Z谱特征进行识别，不需要额外序列扫描即可得到背景参考Z谱与主磁场偏移量，用以校正和获得理想的Z谱，并进一步分离得到源自APT效应与NOE效应的信号.鸡蛋清和健康志愿者腹部成像结果显示，本文提出的基于神经网络的CEST后处理方法效果较好.     

不均匀场下空间编码超快速高分辨NMR研究进展

二维核磁共振(2D NMR)的提出和发展,为NMR技术的研究和应用提供了广阔的空间. 然而当样品或磁场本身不均匀时,高分辨的2D NMR谱难以获得. 此外,常规2D NMR实验通常需要长的采样时间. 空间编码超快速采样方法利用空间编码技术,只需单次扫描即可获得2D甚至多维NMR谱,极大地缩短了采样时间. 目前相位补偿、相干转移和分子间多量子相干等技术与空间编码技术相结合,已成功实现不均匀场下超快速获得高分辨NMR谱. 该文对不均匀场下空间编码超快速NMR方法进行了介绍,对其未来发展进行了展望.     

ALGEBRAIC METHOD FOR VIBRATIONAL ENERGY SPECTRA OF H 2O AND NO 2

文内提出一种研究Ｈ２Ｏ和ＮＯ２高激发伸缩振动的Ｕ（２）代数模型,在极限条件下,该模型退化为一种非谐和耦合的局域模模型,用该模型的六个可调参数拟合实验数据,算得的标准偏差比相应的非谐和耦合的局域模型算得的偏差要小     

量子化学计算辅助聚（N-异丙基丙烯酰胺）溶液碳谱的归属

测定了聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAAM）的溶液高分辨定量¹³C NMR谱,使用γ-gauche效应和Gaussian98从头计算GIAO-CHF两种方法分别计算了各立构序列的化学位移. 结果表明在计算结果与实验数据之间的符合程度方面,从头计算方法明显优于γ-gauche效应方法.利用从头计算的结果对谱图作了相应归属,并分析了PNIPAAM的立构规整度. 结果表明PNIPAAM链的增长服从Bernoulli过程,立构序列满足无规分布.这说明量化计算和NMR相结合是研究高分子高级链结构的有效方法.     

利用速调管放大器产生高功率微波拍波实验研究

在高功率微波（HPM）拍波效应实验中，采用了一种利用单只速调管放大器获取HPM拍波的方法.实验结果为：输出HPM拍波主频率位于S波段，拍频范围10—120MHz可调，拍波脉冲峰值功率可达1MW，脉冲重复频率最高可达500Hz，实验获取的拍波已成功应用到各类电子系统的HPM拍波易损性效应实验中. 关键词： 拍波 高功率微波（HPM）     

用代数方法研究H2O和NO2的振动能谱

文内提出一种研究Ｈ２Ｏ和ＮＯ２高激发伸缩振动的Ｕ（２）代数模型,在极限条件下,该模型退化为一种非谐和耦合的局域模模型,用该模型的六个可调参数拟合实验数据,算得的标准偏差比相应的非谐和耦合的局域模型算得的偏差要小。     

L波段双频磁绝缘线振荡器的实验研究

根据角向分区产生双频率高功率微波（HPM）的设计思路,开展了基于谐振腔深度角向分区模型的L波段双频磁绝缘线振荡器（BFMILO）的实验研究,建立了BFMILO的实验系统和测量系统,热测了BFMILO的辐射方向图,通过辐射场功率密度积分得到了输出微波的功率.在电子束电压约为420kV,管电流约为34kA的条件下,L波段BFMILO输出的微波频率分别为1.26GHz和1.45GHz,对应的微波功率分别为398MW和222MW.并初步得到了谐振腔深度的角向分区比例不同的BFMILO的初步实验结果.实验研究得到了 关键词： 角向分区 磁绝缘线振荡器（MILO） 双频MILO（BFMILO） 高功率微波（HPM）     

9—28keV电子引起的Cu的K壳层电子电离截面

用高分辨的Ｓｔ（Ｌｉ）探测器测量Ｃｕ靶在９—２８ｋｅＶ的电子轰击下产生的Ｋ壳层特征Ｘ射线，以确定其Ｋ壳层电子的电离截面。运用用电子输运双群模型对衬底的反射对电离的贡献进行了修正。测量结果与前人的实验和经验公式计算结果作了比较。     

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·     

Selective NMR excitation in strongly inhomogeneous magnetic fields

The NMR-MOUSE is a unilateral and mobile NMR sensor which operates with highly inhomogeneous magnetic fields. To produce a mobile NMR unit, RF excitation is sought, which can be produced with the most simple equipment, in particular nonlinear, low-power amplifiers, and to observe a free induction decay in strongly inhomogeneous fields, the excitation needs to be selective. The possibility to produce selective excitation by sequences of hard low-power radiofrequency pulses in the strongly inhomogeneous magnetic fields of the NMR-MOUSE is explored. The use of the DANTE sequence for selection of magnetization from parts of the sensitive volume was investigated for longitudinal and transverse magnetization by computer simulations and experiments. The spectra of the recorded FIDs and echo signals are in good agreement with those simulated for the excitation, which verifies the concept of the DANTE excitation. The results obtained are an important step towards a low-power operation of the NMR-MOUSE to improve its mobility.     

Fast high-resolution nuclear magnetic resonance spectroscopy through indirect zero-quantum coherence detection in inhomogeneous fields

In many cases, high-resolution nuclear magnetic resonance （NMR） spectra are virtually impossible to obtain by con- ventional nuclear magnetic resonance methods because of inhomogeneity of magnetic field and inherent heterogeneity of sample. Although conventional intramolecular zero-quantum coherence （ZQC） can be used to obtain high-resolution spectrum in inhomogeneous field, the acquisition takes rather long time. In this paper, a spatially encoded intramolecular ZQC technique is proposed to fast acquire high-resolution NMR spectrum in inhomogeneous field. For the first time, the gradient-driven decoding technique is employed to selectively acquire intramolecular ZQC signals. Theoretical analyses and experimental observations demonstrate that high-resolution NMR spectral information can be retrieved within several scans even when the field inhomogeneity is severe enough to erase most spectral information. This work provides a new way to enhance the acquisition efficiency of high-resolution intramolecular ZQC spectroscopy in inhomogeneous fields.     

A heteronuclear intermolecular single-quantum coherence scheme for high-resolution 2D J-resolved 1H NMR spectra in inhomogeneous magnetic fields

Based on heteronuclear intermolecular single-quantum coherences between proton (¹H) and quadrupolar nuclei (i.e. deuterium ²H), a three-dimensional nuclear magnetic resonance (NMR) pulse sequence is proposed for recovering high-resolution two-dimensional J-resolved NMR spectra from samples mixed with a deuterated solvent in the presence of large magnetic field inhomogeneities. Benefitting from excitation of spins via two different radio frequency (RF) transmit channels, this sequence is suitable for applications in randomly large inhomogeneous fields and the solvent suppression generally required in homonuclear intermolecular multiple-quantum coherence approaches is no longer necessary. Systematic theoretical analyses are given based on the distant dipolar field treatment. Experiment on a sample of corn oil in deuterated acetone and ethyl 3-bromopropionate and acetone dissolved in DMSO-d₆ in a deshimmed field with severe inhomogeneous broadening is performed to show the feasibility and applicability of this sequence.     

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．     

Imaging of laser-polarized solid xenon

The enhanced spin polarization produced by optical pumping of gaseous rubidium/xenon samples has made possible a number of recent experiments in nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and magnetic resonance imaging (MRI). Here we report MRI of laser-polarized xenon in the solid phase at low temperature. Due to the high xenon density in the solid phase and the enhanced spin polarization, it is possible to achieve high intensity and spatial resolution of the image. Signals were observed from xenon films solidified onto the glass container walls and not from an enclosed chili pepper.     

液体核磁共振 HSQC 实验的量子化学计算与模拟

核磁共振（NMR）异核单量子相干（HSQC）实验因具有较高的灵敏度和分辨率而被广泛用于液体大分子化合物的结构鉴定和研究．然而由于HSQC脉冲的复杂性,需要严格控制实验参数和实验条件才能得到高质量的谱图．本文基于量子力学原理对HSQC实验进行数学建模,通过理论推导、数值计算求解自旋1/2的IS双核体系在每个脉冲节点作用后的密度矩阵,然后结合二维NMR信号采样方法,使用计算机程序完成了该体系HSQC谱图的模拟,同时,还实现了乙醇分子的HSQC谱图模拟． HSQC实验的成功模拟基于对复杂演化过程的精确计算,可用于预测谱图以及实验参数改变对NMR谱图的影响,指导高质量HSQC实验谱图的采集．