核磁共振波谱仪检测灵敏度及其优化技术

论文摘要

众所周知,核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)仪器已广泛应用于小到物质分子结构与动力学研究,大到对人体进行成像,获得生理解剖、大脑功能活动信息等众多领域,成为解决重大科学、经济、环境以及社会问题的十分重要的仪器设备。本文结合500MHz核磁共振波谱仪研究课题的整机联试和指标测试工作,从理论和实验两方面分析讨论液体高分辨核磁共振波谱仪的检测灵敏度及相关的优化技术。1、首先简单介绍了现代核磁共振波谱仪的基本结构,介绍了与检测灵敏度相关的技术参数:灵敏度、90°脉冲宽度、分辨率与线形、旋转边带等。2、从理论上分析了磁场强度、样品浓度与体积、探头的品质因子、噪声、射频场强度和弛豫时间等因素对核磁共振谱仪检测灵敏度的影响。很显然,增强信号和降低噪声是提高探测灵敏度的两个主要方面。高的静磁场强度、高品质因子和填充系数的探头、低噪声的电子线路是提高信噪比的关键。3、从谱仪研制角度,探讨提高灵敏度的方法及措施,并重点讨论了5mm 500MHz间接检测探头的结构设计、低噪声前置放大器的研制和射频系统的设计等关键技术问题。4、最后,结合核磁共振波谱仪的应用和实际操作,总结了包括提高静磁场的均匀度与稳定度、发挥探头的最佳检测灵敏度、优化实验参数等提高谱仪性能的实验技术,对三维梯度自动匀场技术、90°脉冲宽度测量方法等问题进行了重点讨论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 核磁共振与核磁共振波谱仪
• 1.2 核磁共振波谱仪的结构
• 1.3 核磁共振波谱仪的一些技术参数
• 参考文献
• 第二章 影响核磁共振波谱仪检测灵敏度的主要因素
• 2.1 磁场强度
• 2.2 样品浓度与体积
• 2.3 噪声
• 2.4 探头的品质因子
• 2.5 射频场强度
• 2.6 弛豫时间
• 参考文献
• 第三章 提高灵敏度的方法及措施
• 3.1 提高信号强度
• 3.1.1 提高磁场强度
• 3.1.2 信号累加
• 3.1.3 探头的结构设计
• 3.2 降低噪声电平
• 3.2.1 低温探头
• 3.2.2 滤波技术
• 3.2.3 射频系统的影响
• 3.3 其它灵敏度增强的实验技术与方法
• 参考文献
• 第四章 优化谱仪性能的实验技术
• 4.1 提高静磁场的均匀度与稳定度
• 4.1.1 超导磁体主线圈的磁场均匀度
• 4.1.2 超导磁体匀场技术
• 4.1.3 场-频联锁技术
• 4.2 发挥探头的最佳检测灵敏度
• 4.2.1 探头与样品的位置与环境状况
• 4.2.2 探头的调谐与匹配
• 4.3 优化实验参数
• 4.3.1 射频脉冲宽度的校正
• 4.3.2 接收系统参数优化
• 4.4 信号后处理技术
• 4.4.1 窗函数
• 4.4.2 相位校正
• 参考文献
• 第五章 结束语
• 致谢