超导量子干涉仪及其在低场核磁共振及成像中的应用
SQUID(超导量子干涉仪)
A.dl)
2q (2 1 t
A.dl) 2qV /
Supercon.1 Ψ1
若考虑结两边不加电压的情况， 若磁场沿x方向，大小为B0，则A (0, 0, B0y) 则有
j jc sin(2 1
I
Lx 2 Lx 2
Superconductiong flux transformers
Magnetometer
Gradmeter
Voltmeter
Modulation and feedback circuit
Principles and applications of SQUID J.Clarke
SSM（扫描超导量子干涉显微镜）
Phys. Rev. Lett. 12, 159 - 160 (1964) R. C. Jaklevic et al.
• 60年代下半叶，制造简陋的dc SQUID开始为低温物理学家用于测量。 • 60年代末开始出现RF SQUID。 • 相当长的时间内，dc SQUID被摒弃，直到1974年出现灵敏性高于 RFSQUID的仪器。 • 1987年Koch和Nakane首先制造出了高温dc-SQUID。 Appl. Phys. Lett. 51(3). 20 July
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超导技术在医疗诊断中的应用案例分享
超导技术在医疗诊断中的应用案例分享引言：随着科学技术的不断进步，超导技术作为一种前沿的技术手段，被广泛应用于各个领域。
其中，在医疗诊断领域，超导技术的应用也逐渐展现出了其巨大的潜力。
本文将分享一些超导技术在医疗诊断中的应用案例，展示其在改善医疗诊断准确性和提高治疗效果方面的重要作用。
一、超导磁共振成像（MRI）在肿瘤检测中的应用超导磁共振成像（MRI）是一种非侵入性的医学影像技术，通过利用超导磁体产生的强磁场和无线电波来获取人体内部的详细图像。
在肿瘤检测中，MRI技术能够提供高分辨率的图像，帮助医生准确判断肿瘤的位置、大小和形态。
同时，MRI还能够通过对肿瘤组织的信号特征进行分析，帮助医生判断肿瘤的恶性程度，从而为患者制定更加精确的治疗方案。
二、超导量子干涉仪在神经科学研究中的应用超导量子干涉仪是一种基于超导技术的高灵敏度测量仪器，可以用于测量微弱的电磁信号。
在神经科学研究中，超导量子干涉仪的应用可以帮助科学家观察和记录大脑神经活动的细微变化。
通过将超导量子干涉仪与脑电图（EEG）等传统神经科学研究方法相结合，科学家可以更加准确地研究大脑的功能和疾病机制，为神经科学领域的研究提供重要的工具和手段。
三、超导传感器在心脏病诊断中的应用心脏病是一种常见的严重疾病，对人类的健康造成了巨大的威胁。
超导传感器是一种高灵敏度的传感器，能够测量微弱的生物电信号。
在心脏病诊断中，超导传感器可以用于监测和记录患者的心电图信号，帮助医生准确判断心脏病的类型和严重程度。
通过将超导传感器与传统的心电图仪器相结合，医生可以更加准确地诊断心脏病，为患者提供更好的治疗方案。
四、超导磁敏感器在癌症早期诊断中的应用癌症是一种严重的疾病，早期诊断对于提高治疗效果和延长患者生存期至关重要。
超导磁敏感器是一种高灵敏度的传感器，能够测量微弱的磁场信号。
在癌症早期诊断中，超导磁敏感器可以用于检测和分析患者体内微弱的磁场信号变化，帮助医生发现癌症的早期信号。
采用超导量子干涉组件在微特斯拉磁场下获取超极化3He的核磁共振波谱和影像
采用超导量子干涉组件在微特斯拉磁场下获取超极化3He的
核磁共振波谱和影像
陈名杰;廖书贤;杨鸿昌;洪姮娥;陈信贤;杨谢乐
【期刊名称】《波谱学杂志》
【年(卷),期】2010(027)003
【摘要】该文以超导量子干涉元件研究光激发氦三极化气体的低磁场磁共振与造影术.使用圆偏极化雷色光将氦三气体极化,超导量子干涉元件磁共振与造影之测量是以磁通耦合方式来进行,超导量子干涉元件是用铋锶钙铜氧高溫超导罐来隔离环境噪音.此方法测得的磁共振信号与影像相较于直接将样品置于杜瓦瓶下方有较高的信噪比,当样品无法靠近感测元件时,此装置具高信噪比特色.磁通耦合方式的超导量子干涉元件低磁场磁共振与造影术及其氦三极化气体的肺部造影在学术与应用上是相当有趣.
【总页数】10页(P386-395)
【作者】陈名杰;廖书贤;杨鸿昌;洪姮娥;陈信贤;杨谢乐
【作者单位】台湾大学,物理学暨应用物理研究所,台湾,台北,106;台湾大学,物理学暨应用物理研究所,台湾,台北,106;台湾大学,物理学暨应用物理研究所,台湾,台北,106;台湾大学,物理学暨应用物理研究所,台湾,台北,106;台湾师范大学,光电科技研究所,台湾,台北,116;台湾师范大学,光电科技研究所,台湾,台北,116;磁量生技股份有限公司,台湾,台北县,231
【正文语种】中文
【中图分类】O482.53
【相关文献】
1.零磁空间内应用超导量子干涉仪对哈慈五行针医疗保健作用的科学验证 [J], 郭立文;李定忠
2.交变外场下双结超导量子干涉器件的讨论 [J], 李天启
3.零磁空间内应用超导量子干涉仪对哈慈五行针医疗保健作用的科学验证 [J], 李定忠;郭立文
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超导仪的原理和应用
超导仪的原理和应用一、超导仪的原理超导仪是一种利用超导材料的特性来实现极低电阻的电器设备。
其原理主要基于超导材料在低温下会出现零电阻的特性，以及磁通量的量子化现象。
超导材料是指在低温下能够完全消除电阻的材料。
当超导材料被冷却到其临界温度以下时，它的电阻会突然变为零，电流可以在其内部无阻碍地流动。
这被称为超导态。
超导态的电流不会损耗能量，也不会产生热量。
这种零电阻的特性使得超导材料非常适用于电流传输和电器设备。
超导材料的超导态在磁场中还表现出一种有趣的现象，即磁通量的量子化。
磁通量是指通过一个闭合环路的磁场的总体积。
在超导态下，磁通量会被限制在一个量子化的数值上。
这种量子化现象被称为磁通量量子化效应。
其中最著名的是Josephson效应和Meissner效应。
Josephson效应是指当两个超导材料之间存在一个非超导材料的细胞时，会产生一个以频率f震荡的电流。
这种电流可以用来测量微弱的磁场。
Josephson效应的应用包括超导量子干涉器、超导量子比特等。
Meissner效应是指超导材料在外磁场的作用下，磁场会被完全排斥出超导材料的内部，使超导材料成为一个完美的磁屏蔽体。
这种磁场排斥现象使得超导材料在电磁领域的应用非常广泛，如磁悬浮列车、MRI等。
二、超导仪的应用由于超导仪具有极低的电阻和良好的磁场屏蔽性能，因此在很多领域都有广泛的应用。
1. 能源应用超导仪在能源领域有着重要的应用价值。
超导电缆是一种利用超导材料的零电阻特性来传输大电流的电缆。
相比传统的铜导线，超导电缆能够大幅减少电流传输时的能量损耗，提高能源利用效率。
超导电缆广泛应用于电力输电、风能和太阳能发电系统中。
2. 物理实验超导仪在物理学实验中也有着重要的应用。
超导磁体是一种利用超导材料制成的磁体，它可以产生非常强大的磁场。
这种强大的磁场在粒子物理、核磁共振、磁共振成像等实验中起着至关重要的作用。
3. 通信技术超导仪在通信技术中的应用主要体现在微波器件方面。
量子磁力仪器的原理和应用
量子磁力仪器的原理和应用概述磁力仪器是一种广泛应用于科学研究、医学诊断、工业制造和其他领域的仪器设备。
而量子磁力仪器是一种基于量子物理原理来测量和定量化磁场的专用设备。
本文将介绍量子磁力仪器的工作原理、构成要素和应用领域。
工作原理量子磁力仪器利用了量子物理学中的一些特性来测量磁场。
其主要原理可以归纳为以下几点：1.核磁共振原理：当物质中的核自旋受到外部磁场作用时，它们会发生拉直，并产生共振信号。
这种共振信号的频率与外部磁场的强度成正比，因此可以通过测量共振信号的频率来间接测量磁场的强度。
2.磁共振现象：当核自旋受到外部磁场作用时，它们会从低能级跃迁到高能级，此过程称为激发。
通过对激发的研究，可以推导出磁场的强度和分布情况。
3.态相关测量：量子磁力仪器利用了量子叠加态和纠缠态的特性进行测量。
通过对量子态的测量，可以推导出磁场的强度和方向。
构成要素一个典型的量子磁力仪器通常包含以下几个主要构成要素：1.磁体：用于产生稳定的外部磁场。
磁体通常由超导体构成，以确保磁场的稳定性和均匀性。
2.探测器：用于测量磁场的强度和方向。
常见的探测器包括磁阻效应传感器、霍尔效应传感器和超导量子干涉仪等。
3.信号处理器：用于处理和分析测量得到的信号。
信号处理器通常包括模数转换器、数字信号处理器和计算机等。
4.电源系统：用于提供磁体和探测器所需的电源。
电源系统通常包括稳定的直流电源和可编程电源等。
应用领域量子磁力仪器在许多领域中有着广泛的应用。
以下是其中几个主要的应用领域：1.科学研究：量子磁力仪器在物理学、化学和生物学等科学领域中被广泛应用。
它们可以用于研究材料的磁性、分子的结构和生物分子的相互作用等。
2.医学诊断：量子磁力仪器在医学诊断中有着重要的应用。
例如，磁共振成像（MRI）技术是一种基于量子磁力仪器的影像技术，可用于检测和诊断人体内部的疾病和异常。
3.矿产勘探：量子磁力仪器在矿产勘探中发挥着重要的作用。
通过测量地下矿产区域的磁场强度，可以帮助勘探人员确定矿物资源的分布和储量。
超导量子干涉仪磁强计在本科实验教学中的应用
超导量子干涉仪磁强计在本科实验教学中的应用赵红昆;杨恩翠;刘忠义;刘正宇;李言【期刊名称】《实验室科学》【年(卷),期】2017(020)003【摘要】阐述了超导量子干涉仪磁强计在本科“化学综合实验”课程中的应用.首先对SQUID磁强计进行了介绍,包括仪器组成、SQUID磁强计的功能及相关背景知识.其次对课程的开设和具体实施情况进行了总结和评价.将大型贵重精密仪器应用于本科教学,培养了学生对学科前沿领域不断探索的精神,开拓了学生的学习视野,打破了“闭门造车”的学习现状.同时,开发了超导量子干涉仪磁强计的教学功能,提高了仪器的利用率.【总页数】4页(P196-198,202)【作者】赵红昆;杨恩翠;刘忠义;刘正宇;李言【作者单位】天津师范大学化学学院化学实验中心,天津300387;天津师范大学化学学院化学实验中心,天津300387;天津师范大学化学学院化学实验中心,天津300387;天津师范大学化学学院化学实验中心,天津300387;天津师范大学化学学院化学实验中心,天津300387【正文语种】中文【中图分类】G642.423【相关文献】1.超导量子干涉仪及其在低场核磁共振及成像中的应用 [J], 王宁;蒋凤英;金贻荣;李绍;邓辉;田野;任育峰;郑东宁2.高温超导量子干涉磁强计的发展现状及其应用 [J], 马平;杨涛;谢飞翔;聂瑞娟;刘乐园;王守证;戴远东;王福仁3.超导量子干涉仪及其在超导陀螺中的应用 [J], 郑波祥;李华;刘大伟4.形成于双晶体衬底的高T_c超导量子干涉仪(SQUID)磁强计的低频噪声 [J], 吕雪丽5.用于心磁图测量的基于高温超导量子干涉仪磁强计的有源补偿(英文) [J], 田野;朱学敏;李倬;张利华;陈赓华;杨乾声;曹烈兆因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
超导量子干涉传感器简介
超导量子干涉磁强计简介关键词：约瑟夫森效应、SQUID、超导正文：一、超导量子干涉磁强计的应用：超导量子干涉（Super Conducting Quantum Interference Device）磁强计，是利用约瑟夫森（Josephson）效应设计的极敏感的磁传感器，最高可用于探测T的磁场，是目前为止检测灵敏度最高的磁敏传感器。
SQUID磁强计被应用于主要应用于物理、化学、材料、地质、生物、医学等领域各种弱磁场的精确测量，如生命科学中对人体心、脑磁波的测量，极低温下的核磁化附近磁化率的涨落、在很宽温度范围内生物化学样品的磁化率，以及岩石磁力等。
率、超导体在Tc当然由于其昂贵的造价，目前其市场占有率较霍尔元件传感器偏低，但其突出的高灵敏度将使其不断普及。
二、超导量子干涉磁强计的补偿思路：由于在量子控制中，被控对象的状态易受环境影响，故应考虑引入环境工程的思想，用冷却阱、低温保持器等控制周围环境，使周围环境中的物质处于能量较低的状态，以减小对对象的影响。
而与此同时量子传感器在探测对象量子态时也可能引起对象或传感器本身状态的不稳定，这就要考虑将测试系统的哈密顿量也计算到被测系统中进行计算。
当然冷却阱需要巨大的功率维持、将测试系统的哈密顿量考虑在内也并不是一件简单的事。
三、超导量子干涉磁强计的工作原理：2、SQUID灵敏度：在小超导环中，电流能够持续流动，但由周期性边界条件的限制，只有某些分立的状态能够存在。
电流的量子化使得磁通也必将是量子化的。
量子化单位是：其中n为量子数，为内磁通量，为磁通量子，是磁通变化的最小单位，L为回路自感，为回路循环电流。
当外磁通量通过超导环时，循环电流通过状态的改变，即量子数发生改变使得净磁通量为最小化，由楞次定律，将在反方向产生电流。
故可知量子数n的变化是外加磁通的象征，是以为单位的。
对给定的磁通密度，由于量子化，对磁场的检测灵敏度存在极限，对面积为A的超导环，其量子灵敏度极限为，故A的增大可提高灵敏度。
超导技术在生物医学中的应用指南
超导技术在生物医学中的应用指南引言近年来，超导技术在各个领域的应用逐渐增多，其中包括生物医学领域。
超导技术的独特性能使其成为生物医学研究和治疗领域的有力工具。
本文将探讨超导技术在生物医学中的应用，并给出相应的应用指南。
一、超导磁共振成像（MRI）超导磁共振成像（MRI）是超导技术在医学领域中最为广泛应用的一项技术。
MRI利用超导磁体产生的强磁场和射频脉冲来获取人体内部的详细结构图像。
相比于传统的X射线成像技术，MRI不需要使用有害的辐射，具有更高的分辨率和对软组织的更好显示效果。
在MRI中，超导磁体是关键的部件。
超导材料的零电阻特性使得超导磁体能够持续产生强磁场，从而提供更好的成像效果。
此外，超导磁体还能够提供更高的磁场强度，进一步提高成像的分辨率和灵敏度。
在生物医学研究中，MRI广泛应用于疾病的早期诊断、病理生理过程的研究以及药物的疗效评估等方面。
例如，MRI可以用于检测肿瘤、心脑血管疾病等疾病的早期信号，帮助医生及早进行治疗。
此外，MRI还可以用于观察脑功能活动、研究神经系统的结构和功能等。
二、超导量子干涉仪（SQUID）超导量子干涉仪（SQUID）是一种基于超导技术的高灵敏度磁场探测器。
SQUID的灵敏度远远高于传统的磁场探测器，可以探测到非常微弱的磁场信号。
因此，SQUID在生物医学中的应用也越来越受到关注。
在生物医学研究中，SQUID主要用于脑电图（EEG）和心电图（ECG）的检测。
通过将SQUID与传感器结合，可以实时监测人体脑电和心电信号，帮助医生了解患者的脑功能和心脏健康状况。
此外，SQUID还可以应用于磁共振成像（MRI）中，提高成像的灵敏度和分辨率。
三、超导电子显微镜（SEM）超导电子显微镜（SEM）是一种利用超导技术提高电子显微镜分辨率的新型仪器。
传统的电子显微镜由于电子束的散射等原因，其分辨率受到限制。
而超导电子显微镜通过利用超导材料的电子束聚焦性能，可以提高电子显微镜的分辨率，使其能够观察更小尺寸的样品。
超导现象及应用
超导现象及应用超导现象是指某些物质在低温下电阻消失的现象，特点是电流在其中能够无阻碍地流动。
这一现象的发现和研究开辟了一系列的新领域和应用。
本文将介绍超导现象的基本原理、研究进展以及各个领域中的应用。
一、超导现象的基本原理超导现象最早于1911年被荷兰物理学家海克·卡末林根据实验观察发现。
他发现在将某些金属、合金和化合物降低到特定的低温后，它们的电阻会完全消失。
这项发现为超导现象的研究奠定了基础。
超导现象的基本原理可以通过“坠人球”模型来理解。
在高温下，电子之间的相互作用较强，类似于许多球彼此碰撞。
然而，在低温下，由于电子对形成了“库柏对”，电子之间的相互作用弱化，类似于很多球在一个大框架中自由运动。
这样，电阻就会减小甚至消失，导致超导现象的发生。
二、超导现象的研究进展自超导现象的发现以来，科学家们对其进行了广泛而深入的研究。
目前已经发展出了多种超导材料，包括铜氧化物和铁基超导体等。
这些新型超导材料的超导转变温度更高，使得超导应用得以实现更高的温度和更宽的温度范围。
此外，研究者还通过新的实验技术和理论研究，逐步揭开了超导现象的一些奥秘，例如“费米面”、“对称性破缺”和“强关联效应”等。
这些研究不仅丰富了我们对超导现象的认识，也为超导技术的发展提供了理论支持。
三、超导应用的发展超导技术在众多领域中得到了广泛的应用，并为相关技术的发展注入了新的活力。
1. 能源传输超导材料作为电能传输的理想载体，其低电阻和高传输能力使得能源输送更加高效。
超导电缆和超导磁体已经被应用于电力输送和储存设备中，提高了能源的传输效率和稳定性。
2. 磁共振成像磁共振成像（MRI）是医学影像学中非常重要的技术。
超导磁体作为MRI设备的核心部件，提供了强大的磁场。
它能够对人体的组织和器官进行高清的成像，从而帮助医生进行疾病诊断和治疗。
3. 磁悬浮交通超导磁悬浮技术利用超导体与磁场之间的相互作用，使得交通工具能够在没有接触的情况下悬浮运行。
超导技术在科学研究上的应用
超导技术在科学研究上的应用超导技术在科学研究中的应用超导技术是一种可以让电子流很轻松地穿过某些材料而且不会损失能量的技术。
超导技术在科学研究上有很多应用。
磁共振成像磁共振成像是一种利用超导技术来进行成像的技术。
它是一种利用磁场和无线电波来进行成像的技术。
在这种技术中，人体或者物体被置于一个强磁场中，并输送特定的无线电波。
这些无线电波会被身体内的细胞所吸收，然后通过计算机将收集到的信息重新构建成图像。
这种技术在医学上有着广泛的应用。
磁共振成像可以用来检测身体器官的疾病和病变，比如肝癌或者脑部病变等。
超导技术可以使得这种成像技术更加灵敏、高效、准确。
核磁共振核磁共振是一种利用超导技术来观察物质内部原子核作用的技术。
这种技术基于磁共振成像技术，但是它更加专注于观察原子核的行为。
在这种技术中，物质样品被置于一个强磁场中，然后被赋予特定的能量。
这些能量会被样品的原子核所吸收，然后释放出来。
这种释放出来的能量可以被检测到，并转化为一张图像。
核磁共振也可以用在医学领域中，比如用来诊断乳腺癌或者脑部损伤等。
它也可以用来观察化学反应发生的过程，或者研究材料的性质。
超导技术可以使这种技术更加高效、灵敏和精确。
超导量子计算除了成像技术和观察物质内部核作用之外，超导技术还可以用于极为前沿的科学研究，比如超导量子计算。
超导量子计算是一种利用超导技术来进行计算的技术。
这种计算机可以在极短的时间内完成比现有传统计算机更加复杂的计算。
目前，超导量子计算只有在实验室中被验证和实现，并且对实验室环境有着很高的要求，比如要求非常低的温度和低噪音环境等。
但是，这种技术有着极为广泛的应用前景，比如在解决复杂问题、研究材料或者分析数据等方面。
深空探测超导技术还可以用于深空探测。
在极端的温度和压力环境下，超导材料可以保持极高的电磁能量。
这种特性使得超导材料成为一种极为有效的电磁防护层。
因此，超导技术可以应用于探测深空中的某些恒星、星球或者黑洞等。
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第３ ２卷
第 ９期
中 国 材 料进 展
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Ｖｏ １ ． ３ ２ ＮＯ ． ９
Ｓ ｅ ｐ ． ２ ０１ ３
２ ０ １ ３年 ９月
超 导 量 子 干 涉 仪 及 其 在 低 场 核 磁 Ｈ － ． 振 及 成 像 中王 宁 ， 蒋凤 英 ，金 贻 荣 ，李 绍 ，邓 辉 ， 田 野 ，任 育峰 ，郑 东 宁
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的超顺 磁 Ｆ ｅ Ｏ 磁 性纳米粒子作 为对 比增强剂 ，研 究了磁性纳米 粒子对 Ｈ核 自旋纵 向弛豫 时间 的影响 ，据 此演示 了磁性
纳米 粒子 加权对 比度增强成像实验 ，所得二维核磁共振 像随极化 时间的不同显示 出显著 的对 比度变化 。
关键 词 ：超导量子干涉仪 ；低场核磁共振 ；核 磁共振成像 ；磁性 纳米粒子 中 图 分 类 号 ：０ ５ １ １＋ ． ９ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１ ６ ７ ４— ３ ９ ６ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９—０ ５ ４ １— ０ ９
Ｆ Ｉ Ｄ ＆Ｓ ｐ ｉ ｎ ｅ ｃ ｈ ｏ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ．Ｐ ｕ ｒ ｅ Ｊ － ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｕ ｍ ｏ ｆ ２，２，２ － Ｔ ｒ ｉ ｌ ｆ ｕ ｏ ｒ ｏ ｅ ｔ ｈ ｙ ｌ ｗａ ｓ ａ ｌ ｓ ｏ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ａ ｇ ｒ ｅ ｅ ｄ ｗ ｅ ｌ ｌ ｗ ｉ ｔ ｈ ｈ ｉ ｇ ｈ — ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ＮＭＲ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ．Ｉ ｎ ａ ｄ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｗｅ ｔ ｒ ｉ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｓ ｕ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ ｆ ｕ ｌ ｌ ｙ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ １ Ｄ ａ ｎ ｄ ２ Ｄ ＭＲＩ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｐ ｈ ａ ｎ ｔ ｏ ｍｓ ａ ｎ ｄ ｂ ｉ Ｄ — ｓ ａ ｍ—
（ 中国科 学院物理研 究所 ，北京 １ ０ ０ １ ９ ０ ）
摘 要 ： 超导量 子干涉仪利用 约瑟 夫森结宏观量 子干涉效应 ，是一 种具有超高灵敏度 的磁通探测器件 。对超导 量子干 涉仪 的
基本 原理及其在低场核 磁共振／ 成像技术 中的应用进行 了简要介绍 ，并报 道了在这方面 的主要研究成果 。搭 建了一套低场核磁 共 振及成像系统并 获得具有较高 信噪比的水样品 Ｈ质子 Ｎ ＭＲ谱及 三氟 乙醇 的纯 Ｊ 一耦 合谱 ，同时还测 到了清晰的 自旋 回波信 号 。在此基础上 ，采用 直接背投影重 建方法 ，尝试并 成功获得 了水样 品和生物样 品的一 维及二维核磁共振像 。采用 ８ ｎ ｍ粒径