各种品牌MRI脉冲序列名称对照(附表1)
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脉冲核磁共振实验 核磁共振技术来源于1939年美国物理学家拉比（I.I.Rabi ）所创立的分子束共振法，他使用这种方法首先实现了核磁共振这一物理思想，精确德测定了一些原子核的磁矩，从而获得了1944年度的诺贝尔物理奖.此后,磁共振技术迅速发展,经历了半个多世纪的而长盛不衰,孕育了多个诺贝尔奖获得者,它还渗透到化学、生物、医学、地学和计量等学科领域,以及众多的生产技术部门,成为分析测试中不可缺少的实验手段. 所谓核磁共振,是指磁矩不为零的原子核处于恒定磁场中,由射频或者微波电磁场引起塞曼能级之间的共振跃迁现象.核磁共振现象具有其特点,因此,我们先介绍一些核磁共振的基础知识. 一、核磁共振基础知识 1． Bloch 方程: 1946年Bloch 采用正交线圈感应法观察水的核磁共振信号后就根据经典理论力学推导出Bloch 方程建立核磁共振的唯象理论。长久以来大量的实验表明Bloch 方程在液体中完全精确，同时还发现Bloch 方程在其他能级跃迁理论也高度吻合，比如激光的瞬态理论中Bloch 方程同样适用。所以Bloch 方程已经超越了半经典的陀螺模型，现在已经推广到磁共振以外的能级跃迁系统。在激光物理中采用密度矩阵和Maxwell 方程组推导出Bloch 方程又称为Maxwell-Bloch 方程(有的书称为FHV 表象理论)。所以Bloch 方程促进了量子力学的发展是非常重要的公式。由于Maxwell-Bloch 方程推导涉及高等量子力学和量子电动力学等复杂的理论和繁琐的数学基础所以本文采用Bloch 半经典的唯象理论。 （1）半经典理论: 将原子核等效为角动量为 L 的陀螺和具有磁矩为L γμ=磁针。其中γ称为旋磁比。 原子核在外磁场作用下受到力矩 B T ?=μ (1) 并且产生附加能量 B E ?=μ (2) 根据陀螺原理 T dt L d =和L γμ=得 B dt d ?=μγμ (3) 其分量式 )()() (y x x y z x z z x y z y y Z x B B dt d B B dt d B B dt d μμγμμμγμμμγμ-=-=-= (4) （2）驰豫过程: 驰豫过程是原子核的核磁矩与物质相互作用产生的。驰豫过程分为纵向驰豫过程和横向驰豫过程。 纵向驰豫： 自旋与晶格热运动相互作用使得自旋无辐射的情况下按)T t exp(1 - 由高能级跃迁至低
三维脉冲核磁共振
实验 三维脉冲核磁共振成像 1934年拉比等人采用分子束磁共振方法，首次观察到核磁共振现象,成为诺贝尔奖得主。1946年Bloch 和Purcell 分别采用交叉线圈感应法和吸收法，在石蜡和水样品中观察到质子的核磁共振感应信号。这两个团队近乎同时独立完成在凝聚态物质中发现核磁共振，精确测定核磁矩和磁场强度的研究。从而共同荣获1952度诺贝尔物理奖。 核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance ，NMR 、），是指具有磁矩的原子核在恒定磁场中由电磁波引起的共振跃迁现象。核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging ，NMRI ），是磁矩不为零的原子核，在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂，共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。 在物理学方面，利用NMR 可以研究原子核的结构和性质，凝聚体相变，弛豫过程和临界现象等。在精细化工方面，NMR 技术可以研究高分子材料的结构和多种化学反应的过程。在生物医学领域，利用NMR 可以研究生物组织的组成和生化过程。医学诊断可利用NMR 成像法研究血管和器官损伤，肿瘤结构病变等。在地质学领域，NMR 可以用来探测地下水和地下的油层，燃气和矿物岩层结构。 核磁共振的物理基础是原子核的自旋。原子核不仅是一个带电的力学体系，而且也是核自旋与外电子轨道运动相互作用的结果。而原子核的自旋是质子和中子自旋之和，只有质子数和中子数两者或者其中之一为奇数时，原子核具有自旋角动量和磁矩。这类原子核称为磁性核，只有磁性核才能产生核磁共振。磁性核是核磁共振技术的研究对象。 一、实验目的 1.了解核磁共振的实验原理。 2.通过实验掌握三维脉冲NMR 波谱仪操作和仪器工作原理。 3.采用了解一维成像的原理，理解梯度场在成像中的作用。 4.了解二维成像的原理。 5.了解三维成像的原理。 二、实验原理 1. 具有自旋的原子核，其自旋角动量P 为 )1(+=I I P （1） （1）式中，I 为自旋量子数，其值为半整数或整数，由核性质所决定。π2h = ，h 为普朗克常数。自旋的核具有磁矩μ，μ和自旋角动量P 的关系为 P γμ＝ （2） （2）式中，γ为旋磁比。 在外加磁场00=B 时，核自旋为I 的核处于)12+I （度简并态。外磁场00≠B 时，角动量P 和磁矩μ 绕0B (设为z 方向）进动，进动角频率为： 00B γω= （3） （3）式称为拉摩尔进动公式。拉摩尔进动公式可知，核磁矩在恒定磁场中将绕磁场方向作进动，进动的角频率0ω取决于核的旋磁比γ和磁场磁感应强度0B 的大小。
脉冲核磁共振实验
近代物理实验-核磁共振 实验目的： (1)了解核磁共振原理 (2)学习使用核磁共振测量软件 实验原理： 核具有自旋角动量p ，根据量子力学p 的取值为： p=?)1( I I (1) 式中?=h/2π，h 为普朗克常数，I 为自旋量子数，其取值为整数或半整数即0,1,2,…或 1/2,3/2,…。若原子质量数A 为奇数，则自旋量子数I 为半整数，如1H(1/2), 15N(1/2), 17O(5/2), 19F(1/2)等；如A 为偶数,原子序数Z 为奇数，I 取值为整数，如21H(1), 147N(1), 105B(3) 等；当A 、Z 均为偶数时I 则为零，如126C, 168O 等。 核自旋角动量p 在空间任意方向的分量（如z 方向）的取值为： p z = m ? (2) m 的取值范围为-I…I，即-I ，-（I-1），…，（I-1），I 。 原子核的自旋运动必然产生一微观磁场，因此称原子核具有自旋磁矩μ，它与自旋角动量p 的关系为： μ = γ p (3) γ称为旋磁比，γ与原子核本身性能有关，它的数值可正可负。 与自旋角动量一样，自旋磁矩在外加磁场方向的分量值也是量子化的 μz = γ ? m (4) 与p 一样的取值范围一样，m 的取值范围也是 -I…I。对质子1H ，I=1/2, m 的取值为-1/2 和1/2。 核磁矩在外磁场B 0中将获得附加能量 E m =-μz B 0=-γ ? mB 0 (5) 以质子为例，其m 的值为1/2与-1/2，从而在外磁场作用下核能级分裂成两个能级，其能级差ΔE 为 ΔE=γ ? B 0 (6) 如果此时在与B 0垂直方向再加上一个频率为ν的交变磁场B 1，此交变磁场的能量量子为h ν，则当h ν=ΔE 时就会引起核能态在两个分裂能级间的跃迁，即产生共振现象。此时
脉冲核磁共振实验
近代物理实验-核磁共振 实验目的： (1) 了解核磁共振原理 (2) 学习使用核磁共振测量软件 实验原理： 核具有自旋角动量 p,根据量子力学p的取值为： P= ?..丨(1 1) (1) 式中？=h/2 n , h为普朗克常数，I为自旋量子数，其取值为整数或半整数即0,1,2,…或 1/2,3/2,…。若原子质量数A为奇数，则自旋量子数I为半整数，如1H(1/2), 15N(1/2), 17O(5/2), 19F(1/2)等；如A为偶数,原子序数Z为奇数，I取值为整数，如务(1), 1：N(1), 105B(3) 等；当A、Z均为偶数时I则为零，如126C, 168O等。 核自旋角动量p在空间任意方向的分量(如 z方向)的取值为： p z = m ? (2) m的取值范围为-I…I，即-I，- (I-1 ),…，(I-1 ), I。 原子核的自旋运动必然产生一微观磁场，因此称原子核具有自旋磁矩□，它与自旋角 动量p的关系为： 卩=Y p (3) 丫称为旋磁比，丫与原子核本身性能有关，它的数值可正可负。 与自旋角动量一样，自旋磁矩在外加磁场方向的分量值也是量子化的 z = Y? m (4) 与p 一样的取值范围一样，m的取值范围也是-I…I。对质子1H, 1=1/2, m 的取值为-1/2 和 1/2。 核磁矩在外磁场B o中将获得附加能量 E m=- i z B 0=- Y ? mB°(5) 以质子为例，其m的值为1/2与-1/2 ,从而在外磁场作用下核能级分裂成两个能级，其能级 m/21/2 r n J (a) (b) ? 图】(a)空间童干代(b)能皱分址(c)桩直进 差△ E为 △ E=Y? B 0 (6) 如果此时在与B0垂直方向再加上一个频率为v的交变磁场B1,此交变磁场的能量量子 为h v ,则当h v =△E时就会引起核能态在两个分裂能级间的跃迁，即产生共振现象。此时共振频率V 0为
参数对脉冲核磁共振信号图像的影响分析
参数对脉冲核磁共振信号图像的影响分析 Analyzing the effects of parameters on NMR images 金磊 0830******* 指导老师:俞熹 复旦大学物理系 摘要 本文主要讨论了脉冲核磁共振信号图像中各种参数的物理意义，从实验原理出发，根据NMI20核磁共振仪实验软件，研究改变各参数对输出图像的影响，并总结出一些有效提高图像质量的参数选择方法。 关键词核磁共振脉冲序列成像参数选择 引言 核磁共振( Nuclear Magnetic Resonance, NMR)是指处在外界恒定磁场为的具有磁矩的原子核，产生能级分裂，若在垂直以方向加一射频（Radio Frequency，RF）场，当射频场的频率等于相邻能级间的跃迁频率时（即满足）核磁矩产生磁偶极跃迁的现象。目前，核磁共振成像(NMRI) 技术是医学中最重要的影像诊断手段之一。 本文主要讨论了脉冲核磁共振信号图像中各种参数的物理意义，结合实验原理，使用NMI20核磁共振仪实验软件，研究改变各参数对输出图像的影响，并总结出有效提高图像质量的参数选择方法。 实验原理 1.核磁共振基本原理 置于磁场中的自旋核系统，具有宏观磁化矢量Mz。沿垂直于外场的方向施加一个频率与拉莫尔频率1相同的射频电场，则宏观磁化矢量也将受到射频磁场作用，发生章动。在实验中可探测到射频脉冲使得磁化适量偏离Z方向一个角度θ。2。在垂直于外磁场的方向施加与质子拉莫尔频率相等的90度射频电磁波，即可使得宏观磁化矢量发生偏转，产生核磁共振成像，在垂直与原磁场方向放置探测横向（XY平面内）磁感应强度的线圈，即可对核磁共振信号进行观察。所得信号即为本实验的主要研究对象。 图1 2.硬脉冲和软脉冲 NMRI中的射频磁场系统发射出中心频率为拉莫尔频率的射频电磁波，激发样品质子群从而 1单个自旋核在磁场中的运动除了不断绕自身轴做转动之外，还以磁场为轴作进动，进动的频率满足公式ω=γ*B，其中的ω即是拉莫尔频率，射频磁场越接近总的拉莫尔频率，共振效果就越明显。 2可知偏转角度取决于射频场的大小和射频脉宽τ。选择合适的射频场大小和射频脉宽，可找到使偏转角为90度和180度的射频脉冲，即实验中用到的90度脉冲和180度脉冲。 γ为旋磁比，是质子的一个参数。
脉冲核磁共振 指导书
中级物理实验报告 脉 冲 核 磁 共 振 一、实验目的 1．掌握脉冲核磁共振的基本概念和方法。 2．通过观测核磁共振对射频脉冲的响应，了解能级跃迁过程（驰豫）。 3．了解自旋回波，利用自旋回波测量横向驰豫时间T 2 。 4．测量二甲苯的化学位移，了解傅立叶变换－脉冲核磁共振实验方法。 二．实验原理 核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance ，NMR )指受电磁波作用的原子核系统，在外磁场中能级之间发生的共振跃迁现象。是1946年由美国斯坦福大学布洛赫(F.Bloch )和哈佛大学珀赛尔(E.M.Purcell )各自独立发现的，两人因此获得1952年诺贝尔物理学奖。早期的核磁共振电磁波主要采用连续波，灵敏度较低。1966年发展起来的脉冲傅立叶变换核磁共振技术，将信号采集由频域变为时域，从而大大提高了检测灵敏度，由此脉冲核磁共振技术迅速发展，成为物理、化学、生物、医学等领域中分析鉴定和微观结构研究不可缺少的工具。 核磁共振的物理基础是原子核的自旋。泡利在1924年提出核自旋的假设，1930年在实验上得 到证实。1932年人们发现中子，从此对原子核自旋有了新的认识：原子核的自旋是质子和中子自旋之和，只有质子数和中子数两者或者其中之一为奇数时，原子核具有自旋角动量和磁矩。这类原子核称为磁性核，只有磁性核才能产生核磁共振。磁性核是核磁共振技术的研究对象。 1．基础知识 具有自旋的原子核，其自旋角动量P 为 P = （1） （1）式中，I 为自旋量子数，其值为半整数或整数，由核性质决定。/2h π= ，h 为普朗克常数。自旋的核具有磁矩μ，μ和自旋角动量P 的关系为 P μγ= （2） （2）式中γ为旋磁比。 在外加磁场00B =时，核自旋为I 的核处于（2I+1）度简并态，外磁场00B ≠时，角动量P 和磁矩μ 绕0B （设为z 方向）进动，进动角频率为： 00B ωγ= （3） （3）式称为拉摩尔进动公式。由拉摩尔进动公式可知，核磁矩在恒定磁场中将绕磁场方向作进动，进动的角频率0ω取决于核的旋磁比γ和磁场磁感应强度0B 的大小。 由于核自旋角动量P 空间取向是量子化的，P 在z 方向上的分量只能取（2I+1）个值，即：
脉冲核磁共振
核磁共振及其成像实验 一、引言 核磁共振指受电磁波作用的原子核系统在外磁场中磁能级之间发生共振跃迁的现象，1939年首次被拉比在高真空中的氢分子束实验中观察到，之后广泛运用于医学成像领域。本实验旨在掌握核磁共振基本原理，并利用核磁共振研究硬脉冲及其回波，测量横向弛豫时间，了解几种成像参数对图像的影响。 二、实验原理 2.1核磁共振基本原理 当一个样品被放在外磁场0B 中时，样品就会被磁化，产生能级分裂现象，所产生的能级间距为： 0E B ?γ?= (1) 若在该样品系统上加上一个射频磁场，当射频场能量等于能级间距时，样品对外加射频能量吸收达到最大，因此得到核磁共振产生的基本条件： 00h ?B ?υωγ== (2) 因此得到拉莫尔方程 00B ωγ= (3) 其中0ω就是产生核磁共振的拉莫尔频率，γ为样品物质的磁旋比，0B 为外加磁场的磁场强度。 2.2自旋回波 考虑一个90°-τ-180°-τ采样的脉冲序列。把一个包含大量自旋数的样品分为610个系综，在每个区域，外磁场分布在一个很窄的范围，每个系综内有一确定的净磁化强度，它们都对总的磁化强度做出贡献。第一个90°脉冲后，每一个这样的磁化矢量均以稍稍不同的频率作进动，彼此逐渐散相。经过时间τ后，施之
一个双倍宽度的180°脉冲，相位差全部反转，再经过适当时间τ后，所有系综回到同相位状态，总磁化强度达到最大值。在样品线圈里，感应出“自旋回波”信 t存在着采样时间较长的缺点，号，幅度一般小于FID信号。由于此回波序列测量 2 故采用90°-τ-180°-2τ-180°-…序列。 2.3弛豫过程 t表征由横向弛豫时间：起因于自旋-自旋之间的相互作用。横向弛豫时间 2 于非平衡态进动相位相关产生的不为0的磁化强度横向分量M恢复到平衡态时 t描述了垂直于磁场方向的核自旋磁矩相位无关所需特征时间。即横向弛豫时间 2 恢复到热平衡态的快慢程度。 三、实验装置与过程 3.1实验装置 NMI20Analyst 台式核磁共振成像仪、大豆油、芝麻 3.2实验过程 3.2.1测量大豆油拉莫尔频率 对FID 信号进行傅立叶变换，找到射频磁场的中心频率，对图像进行峰值提取、设定中心频率，重复以上步骤直至偏差为0。 3.2.2硬脉冲回波实验 调节P1、P2得到90°与180°脉冲，观察硬脉冲回波的特性，形状，以及各个参数对其的影响。 t 3.2.3测量横向弛豫时间 2 采用硬脉冲CPMG序列，可以得到一个回波的波列。对每个回波的波峰值与 t。 时间进行拟合即可测得横向弛豫时间 2 3.2.4 芝麻、大豆油自旋回波成像 选择软脉冲成像，准确调整拉莫尔共振频率以及软脉冲的RFAmp1(%) 和RFAmp2(%)的值，最后进行各种成像参数调整，直至成像。 四、实验结果与分析
核磁共振成像MRI
核磁共振成像MRI 名片：核磁共振成像也称磁共振成像，是利用核磁共振原理，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，据此可以绘制成物体内部的结构图像，在物理、化学、医疗、石油化工、考古等方面获得了广泛的应用 概要 在磁场的作用下，一些具有磁性的原子能够产生不同的能级，如果外加一个能量（即射频磁场），且这个能量恰能等于相邻2个能级能量差，则原子吸收能量产生跃迁（即产生共振），从低能级跃迁到高能级，能级跃迁能量的数量级为射频磁场的范围。核磁共振可以简单的说为研究物质对射频磁场能量的吸收情况。 定义 核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging?，简称NMRI?），又称自旋成像（spin imaging?），也称磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging ?，简称MRI?），台湾又称磁振造影，是利用核磁共振（nuclear magnetic resonnance?，简称NMR?）原理，依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，即可得知构成这一物体原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的结构图像。 将这种技术用于人体内部结构的成像，就产生出一种革命性的医学诊断工具。快速变化的梯度磁场的应用，大大加快了核磁共振成像的速度，使该技术在临床诊断、科学研究的应用成为现实，极大地推动了医学、神经生理学和认知神经科学的迅速发展。 物理原理 核磁共振成像是随着计算机技术、电子电路技术、超导体技术的发展而迅速发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。它是利用磁场与射频脉冲使人体组织内进动的氢核（即H+）发生章动产生射频信号，经计算机处理而成像的。原子核在进动中，吸收与原子核进动频率相同的射频脉冲，即外加交变磁场的频率等于拉莫频率，原子核就发生共振吸收，去掉射频脉冲之后，原子核磁矩又把
脉冲磁共振
FD-PNMR-Ⅱ型 脉冲核磁共振实验仪 实 验 指 导 书 华北煤炭医学院物理教研室 用脉冲核磁共振实验仪测弛豫时间 一、实验目的。
1．通过观察脉冲宽度与FID信号幅度及相位的关系。掌握90度脉冲180度脉冲的含义。 2．通过对自旋回波序列的调试，了解相位散失的机理，180度脉冲的作用，相位重聚和自旋回波的原理，T2的含义，掌握用基本脉冲序列测量样品的弛豫时间T2的方法。 3．测量二甲苯的化学位移间隔，了解谱仪的工作原理。 二．试验仪器： FD-PNMR-II 脉冲核磁共振谱仪、YB4323长余辉示波器以及PII 300MHz 联想计算机。脉冲核磁共振实验系统，包括磁铁、探头、开关放大器、相位检波器、脉冲序列发生器、磁场电源、示波器、计算机等。如图 1 1．探头：放置样品并产生脉冲核磁共振信号 2．脉冲序列发生器：产生各种脉冲序列 3．开关放大器：开关放大器是射频切换开关。在旋转射频场加载时将射频线圈与射频脉冲连接，此时射频脉冲与相位检波器内的放大器断开。在观察自由旋进信号时将射频线圈与相位检波器的放大器相连。这样可以避免大功率脉冲烧毁放大器和自由旋进信号观察困难。 4．相位检波器：相位检波器在电子学中是将采集困难的高频信号转变成容易采集的低频信号。在核磁共振中它的作用就是将实验室坐标系转变为旋转坐标系，这样保证每次激发信号的相位是一致的，从而能够得到成像所必需的相位精度。它的基本原理是将原有的信号
t t A 1cos )(ω乘上参考信号t 0cos ω得到和频和差频， t t A t t A t t t A )cos()()cos()(cos cos )(010101ωωωωωω++-= 和频项在调制时采用在这里无用，通过积分器或低通滤波器即可将其滤除，得到差频项以便于信号处理。如图2 图2 相位检波器的工作原理 5．磁体 磁极直径100mm 、磁极间隙15-20mm 。 6．示波器：因为信号重复周期长所以存在严重的闪烁现象，一般采用长余辉的慢扫描双踪示波器以减轻闪烁现象，或采用计算机软件记录所以直接在计算机上观测。 实验一脉冲核磁共振法测量弛豫时间 一、试验原理 1．自旋回波90度射频脉冲的作用：使宏观净磁矩倾倒90度。 2．相位散失：在磁场不均匀情况下每个点的共振频率各不相同，所以在90o 脉冲激发后各点共振信号的初相位相同信号最大，但随时间增加相位因为共振频率不同差距逐渐加大,当 达到信号互相抵消的时候，FID 信号消失，一般称相位散失的时间称为T 2*,信号近似) exp(*2 T t 衰减。 3．相位重聚和自旋回波： 90o 脉冲经τ时间后加180o 脉冲，可以使散失的相位重聚。 过程是：90o 脉冲后由于共振频率不同经过一段时间频率高的原子核相位超前，共振频率低的原子核相位落后,加载180o 脉冲后使得原子核磁矩旋进相位产生180o 跳变，它使得原先落后的相位超前，原先超前的相位落后,经过同等时间后共振频率高的原子核又追上落后的相位从
脉冲核磁共振实验
脉冲核磁共振实验 （06光科冯文赫06300720358） 摘要：简要介绍了核磁共振、自由感应衰减与核磁共振成像的基本原理.使用NMI20台式核磁共振成像仪的硬脉冲FID序列进行1H拉莫尔频率的测量.用反转恢复法和饱和恢复法测量1H的自旋-晶格弛豫时间T1.用硬脉冲CPMG序列测量了1H的自旋-自旋弛豫时间T2.使用自旋回波序列对多种样品进行核磁共振成像. 关键词：核磁共振自由感应衰减核磁共振成像自旋-晶格弛豫自旋-自旋弛豫自旋回波序列 0 引言 核磁共振与核磁共振成像是物理学在化学、生物、医学、材料等学科的有效的研究手段,其发展和相关领域的研究者多次获得诺贝尔奖. 核磁共振( Nuclear Magnetic Resonance , NMR) 现象最早在1946 年被斯坦福大学的F.Bloch组和哈佛大学的E. Purcell 组分别发现.核磁共振成像于1973 年由美国化学家P. C. Lauterbur 和英国物理学家P. Mansfield分别提出,这两位科学家共同获得了2003 年诺贝尔生理学/医学奖. 从1978 年英国研制出第一台核磁共振成像仪以来,到2002 年全世界共进行了超过六千万次的核磁共振成像检测,核磁共振成像技术已在医学和脑科学等领域开拓了新的研究方向. 1 实验原理 1.1核磁共振与自由感应衰减 原子核磁矩在外磁场B0作用下产生分裂获得附加能量E m=?μz B0=?γ?mB0,若m＝1/2或-1/2,则在外磁场作用下核能级分裂成两个能级, ΔE=γ?B0 如果此时在与B0垂直方向加上频率为ν的交变磁场B1,此交变磁场的能量量子为hν,当hν＝ΔE就会引起核能态在两个分裂能级间的跃迁,产生共振现象.此时共振频率 ν0＝γB0/2π 实验中能观测到大量原子核组成的宏观磁矩,将物体放在外磁场内便会出现空间量子化而表现出宏观磁性.总的宏观磁矩M0与B0方向一致,在x、y方向分量为0.若某因素（如外加射频场B1使M偏离z轴,总磁矩M将绕z轴以拉莫尔频率ω0旋转并逐渐恢复到平衡态,如图1.1.如果射频脉冲B1使M与Z轴成90°或180°,则称该脉冲为90°或180°脉冲. 图1.1 射频脉冲与磁化轨迹图1.2 自由衰减信号在y轴上放置接收线圈,因为90°脉冲使M在y轴上最大,有一个频率与进动频率相同的感应信号产生,其振幅的包络线与总磁矩在x-y平面上的分量有关,是一个指数衰减信号,称为自
脉冲核磁共振
中山大学 实 验 报 告： 脉冲核磁共振 理工学院 光学工程系 05级 光信2班 05323057号参加人 实验人：李洁芸 日期：2007.9.24 温度： 气压： [实验目的] 1、初步了解瞬态法观察； 2、理解90°和180°脉冲在核磁共振现象观测中的物理作用； 3、采用最基本的脉冲序列方法测量弛豫时间。 [实验原理] 共振吸收信号与核自旋系统的弛豫过程有关，自旋—晶格弛豫使核能级谱线具有一定宽度；自旋—自旋弛豫，致使满足共振条件的外磁场B 并非单一值，两者的作用使满足共振条件 N n h E g B νμ=?= （1） 的外磁场B 具有一定的展宽。N g 为核朗德因子，n μ为核磁子，h ν为射频场光子能量。从核磁共振吸收峰线型可以定性或半定量地分析弛豫参数。 磁矩M 在外磁场B 作用下的运动方程 dM M B dt γ=-? （2） 设磁场B 包括了z 轴方向的稳恒磁场z B 和x 方向的射频磁场i t x x b B e ?=，且z B < 脉冲核磁共振 物教101（林晗） 摘要 核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，简称NMR）现象是1946年由F.Bloch和和M.Purcell同时独立发现的，它是核磁矩在静磁场中被磁化后与特定频率的射频场产生共振吸收的现象。吸收能量后的自旋核与周围物质相互作用并以相同频率的射频辐射形式退激，共振频率和退激的时间特性（弛豫时间）与物质的种类、物质的结构和物质所处的环境有关，据此可以测定物质的结构。核磁共振目前己广泛用于物理、化学、生物、医学、石油勘探等领域，形成了一门核磁共振波谱学。 本实验主要以水中的氢核为主要研究对象，理解掌握核磁共振技术的基本原理以及核磁共振信号的基本测量方法。实验中利用核磁共振谱仪在连续工作方式下观察不同浓度的CuSO4溶液的共振信号，并估算样品的横向弛豫时间；同时利用核磁共振仪在脉冲的工作方式下，采用90?-180?双脉冲自旋回波法测量其横向弛豫时间。两种方法都能观察到核磁共振现象，并且随着CuSO4浓度增加，其横向弛豫时间T2逐渐减小。 关键词：射频辐射连续核磁共振脉冲核磁共振横向弛豫时间 序论 核磁共振技术（Nuclear Magnetic Resonance，简称NMR）是指具有磁矩的原子核在恒定磁场中由电磁波引起的塞曼能级间的共振跃迁现象，这项技术是1945年布洛赫（Felix Bloch）和铂塞尔（Edward Purcell）分别独立发明的，此方法大大提高了核磁矩的测量精度。核磁共振自发明以来去得了惊人的发展，如今NMR不仅是一种能直接而准确的测量原子核磁矩的方法，而且已成为研究物质微观结构的常用工具，比如，用于研究有机大分子结构，精确测量磁场及固体物质的结构相变等。另外，核磁共振技术不会破坏样品，也不会破坏物质的化学平衡态，所以尤其适用于有机生命体的研究，如今，核磁共振成像技术已经成为检查人体病变方面的有力武器，在生物学、医学、遗传学等领域都有着重要应用。 关于脉冲核磁共振实验的几点讨论 邱桐06300220040 引言：核磁共振成像（nuclear magnetic resonance imaging, NMRI ）技术是现代医学的最重要的影像诊断手段之一，涉及许多方面。实验提供的设备主要可以进行驰豫时间的测量，还有成像等。 摘要：本文讨论一系列脉冲核磁共振信号的出现原理，以及实验中出现的某些因素，如软硬脉冲，间隔时间等对于实验的影响，以及测量驰豫时间，成像中的一些现象分析。 关键词：量子力学和经典电动力学、软脉冲、硬脉冲、吸收信号、色散信号、回波信号、CPMG 脉冲、误差积累、自旋回波成像、反转恢复成像 正文： 两种理论/观点——量子力学和经典电磁理论 ㈠量子力学： NMR 信号的产生源自于原子核的自旋能级对射频信号的能量的匹配。 具体而言，原子核系统在外磁场B 。中被磁化．核磁矩与外场相互作用哈密顿量为 000z H B B I B m μγγ=-=-=-其中，γ为旋磁比，z I 为原子核的自旋角动量在外磁场方向的投影，对于z I =1/2，1 2 m =± 即分裂为两个Zeeman 能级。加入射频场后。当场量于00w B γ=即电磁波能量正好等于能级间距时，原子 核会从射频场吸收能量从低能态跃 迁到高能态，因此得共振条件：00w B γ=，如下图 ㈡经典电磁学理论： 而核磁感应的观点用了经典的电磁感应理论。 具体而言，磁化强度本质上是宏观磁矩，它在线圈中有自身的磁通量。当磁化强度绕磁场旋 进时，线圈中的磁通量就要发生周期性的变化，因而在线圈中可以记录到振荡频率为0B γ 的交变电流。如下图 在解释NMR 信号的产生时要同时运用这两种观点。这是微观宏观不同尺度运用不同理论的需要。即对于核磁脉冲核磁共振实验
关于脉冲核磁共振实验的几点讨论(精)