采样点数-复旦大学物理教学中心

• 测量T2
文献里是这样的
可我们做出来是这样的
中国传统药补酒的低场核磁共振实验
• Debugging
无法得到e指数衰减的T2图像，原因可能有：
1.仪器问题
中国传统药补酒的低场核磁共振实验
2.样品问题
是否只有油能获得e指数衰减图像，而乙醇不能获得？ 油 乙醇
中国传统药补酒的低场核磁共振实验
• 在横向衰减图像与理论不相符的情况下，我们测到了 5组样品的T2：
• 实验仪器 NMI20-Analyst核磁共振成像分析仪，主磁场为 0. 53T，上海纽迈电子科技有限公司； 其他器材有色谱瓶、量筒、烧杯、胶头滴管等。
• 实验原料：
无水乙醇分析纯乙醇，上海振兴化工一厂； 蒸馏水，市售屈臣氏蒸馏水。
不同质量分数乙醇-水溶液核磁共振实验
• 实验步骤
1. 通过换算配置出不同质量分数的乙醇-水溶液，加 入色谱瓶中各1.5ml；
2.必做实验只测了T2，利用选做的机会测T1。
中国传统药补酒的低场核磁共振实验
• 实验样品
1. 中国劲酒（35%vol） 2. 桂花酒（10%vol） 3. 三鞭酒（30%vol） 4. 稻花香（45%vol） 5. 老窖特曲（52%vol）
中国传统药补酒的低场核磁共振实验
• 实验难处
1. 纵向弛豫时间T1需在确切的拉莫尔频率下测量，不 像横向弛豫时间T2，是在稍偏离拉莫尔频率处测量。
• 当质量分数在30~80%时，乙醇溶液质量分数增加， T2变化不大，且出现最低点，约在60%处；
• 当乙醇溶液质量分数在80~100%时，T2随乙醇溶液 质量分数增加而增加。
不同质量分数乙醇-水溶液核磁共振实验
• 横向弛豫源于自旋一自旋之间的相互作用→磁相互作用 →液体：核自旋产生的局部磁场； • 分子间束缚作用强，布朗 运动弱→对核自旋产生的 局部磁场的抵消作用小→ 横向弛豫时间小； • 分子间束缚作用强，各核 之间的相对位置较固定→能量易于在核自旋间转移→横 向弛豫时间小。
RG NS C1
DS
峰变高 —— 减小信噪比 峰 宽 度 不 变 ， 峰 产生回波个数 变多 —— 实际采样点数=TD×DS
选做实验
• 实验方向 • 信心太大，知识不足，低估实验难度； • 必做、选做相结合； 时间安排：12月18日，摸索调节参数，做出比较满 意的成像实验；阅读文献，细化实验思路； 12月25日，购置样品，实验中出现问题； 1月1日，重头再来。
2. 把色谱瓶放入核磁共振成像分析仪专用的平底试管 中，放入射频线圈中心； 3. 利用FID信号调节拉莫尔共振频率和脉冲宽度，进 行CPMG脉冲序列扫描实验，测得样品的自旋回波信 号横向弛豫时间T2。
不同质量分数乙醇-水溶液核磁共振实验
• 实验结果
1. 不同质量分数的乙醇-水溶液的拉莫尔频率有微小 差异
在测量条件和测量参数完全相同的情况下，每个样品 的T2波动很大。
一样的操作，却无法重复文献的结果，问题是在仪器 上，还是在样品上？
不同质量分数乙醇-水溶液核磁共振实验
2015年1月1日 • 更换使用343室西北角的仪器；
• 控制变量，排除干扰，使用不同质量分数的乙醇-水 溶液作为测试样品。
不同质量分数乙醇-水溶液核磁共振实验
Hale Waihona Puke 中国传统药补酒的低场核磁共振实验
• 实验思路
参照李彦，刘青，蹇华丽，等. 葡萄酒的低场核磁共振弛豫谱 [J]. 中山大学学报，2012(9)：45-49. 测量不同的中国药补酒样 品的纵向弛豫时间。 1.好玩的实验，核磁共振在食品工程中的应用；
T2谱中弛豫时间较长的谱峰反映了酒精的含量，且其峰面 积占比随酒精体积质量分数变化呈线性递增关系
→侧准拉莫尔频率 2. 测量每一个T1需要改变D1值，测12组数据，再进 行拟合。5个样品，重复3次测量，共需测180组，理 论花费时间240min。 →怪不得必做实验只要求测T2
中国传统药补酒的低场核磁共振实验
• T1测量失败
看到山有虎， 没有俞老师，虎山我不行。
中国传统药补酒的低场核磁共振实验
核磁共振成像
报告人：陈景莉、周兴 材料科学系 材料物理
实验原理
• 原子核自旋→自旋磁矩→核磁
• 自然状态：无磁性→放入外场：宏观磁化矢量
实验原理
• 射频场→核磁共振
实验原理
• 撤去脉冲→弛豫
实验原理
• 撤去脉冲→弛豫
实验参数
实验参数
90° 脉 冲 D1 重复时间 180°脉冲 D2 重复时间 脉冲 序列 D0 重复时间 采样点数 TD 谱宽 截止频率 Lamor ， 射频 Lamor ， 射频 增益 累计次数 180°脉冲 个数 过采 样倍 数 SW DFW SF1 O1 3000 6000 1000 4096 5 30 23 182.5 12 2 2 200 10 峰间距变宽 峰间距变宽 —— 峰间距变窄 峰间距变宽 —— —— —— 重复时间变长，延迟时间变长，间距变宽 D2=2×D1 3T1-5T1 采样点数增大，实际采样点数增大，宽度不变，测得 图像压缩 采样时间 =TD/SW ，谱宽增大，采样时间减小，实际 采样点数减小，宽度不变，测得图像拉伸
不同质量分数乙醇-水溶液核磁共振实验
• 在乙醇-水溶液体系中，强氢键缔合O-H···O占主导作 用。 • 当乙醇的质量分数约为60%时，乙醇溶液出现最强氢 键缔合状态，即氢键的整体作用力达至最大，乙醇溶 液的横向弛豫时间就降至最低。 • 该结果与前人的研究结果基本一致。
• 1975年，Coccia对乙醇一水体系的H NMR谱研究发 现在乙醇质量分数0~8%内，少量的乙醇能促进水分 子间缔合强度的增强； • 8~20%，随乙醇质量分数的增大，水分子簇的氢键 缔合强度增强，同时乙醇疏水烷基数目的增多逐渐阻 碍水分子形成三维氢键网络结构； • 20~80%，随乙醇质量分数的增大，水的氢键缔合强 度减弱，而乙醇一水的氢键缔合强度增强；
不同质量分数乙醇-水溶液核磁共振实验
2. 横向弛豫时间T2随乙醇质量分数W的变化关系
参照白怀勇，周格，王殿生. 不同质量分数乙醇-水溶液核磁 共振实验研究[J]. 实验技术与管理，2013(8)：39-42.
不同质量分数乙醇-水溶液核磁共振实验
• 由右图可知，横向弛豫时间 随乙醇质量分数的增加呈现 先减小后增大的变化规律。 • 当乙醇溶液质量分数在 0~30%时，T2随乙醇溶液 质量分数增大而迅速减小， 从1395ms变化到544ms；