虚拟专刊：低场磁共振技术与应用

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1. 基于FPGA的低场核磁共振谱仪脉冲编程器设计与实现

谢庆明, 肖立志, 张晓玲, 李晓楠

波谱学杂志 2011, 28 (3): 317-325.

摘要（1722）

PDF （618KB）（1454）

脉冲编程器在核磁共振(NMR) 谱仪中非常重要，具有产生脉冲序列所需的射频脉冲，控制回波信号的同步接收等功能. 基于FPGA的同步性能和时序控制功能，设计了低场NMR谱仪的脉冲编程器，可产生任意脉冲序列，实现脉冲频率、相位、幅度的灵活调节. 利用设计的脉冲编程器在0.540 Tesla均匀磁场下进行了CuSO₄溶液的T₁和T₂测量，得到高信噪比的NMR回波串.

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2. 低场核磁共振扩散-横向弛豫二维反演算法

李新军1，聂生东1*，王远军1，杨培强2

波谱学杂志

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3. 低场核磁共振：弛豫和扩散的多维实验

宋一桥

波谱学杂志 2015, 32 (2): 141-149. DOI: 10.11938/cjmr20150201

摘要（296）

PDF （198KB）（773）

近年来，低场核磁共振日益展示其在弛豫与扩散测量中的有效应用．在材料研究领域，诸如催化剂的研制、水泥的水化、岩石及土壤中的液体输运等，以及地质
勘探和医疗诊断学中的人体组织性质的表征方面，核磁共振的弛豫与扩散测量都十分重要．特别是此技术在多维度方法方面的发展，大大促进了其在多孔材料方面的应用．多孔材料在人们生活的环境中无所不在，其微结构（微米级至毫米级）对于其性质和应用方面，具有决定性的作用．该文概述低场核磁共振的弛豫及扩散的多维度技术的基本原理、核磁共振方法学及其应用的若干关键性进展．

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4. 超极化气体氙-129的低场NMR测量

赵修超, 孙献平, 袁亚平, 石磊, 叶朝辉, 周欣

波谱学杂志 2016, 33 (3): 458-467. DOI: 10.11938/cjmr20160311

摘要（100）

PDF （291KB）（914）

在自旋交换光泵过程中，多种参数可能会影响到最终可获得的超极化气体氙-129核自旋极化度．通过低场（0.002 T）核磁共振（NMR）系统研究了连续流动工作模式的自旋交换光泵过程，当混合工作气体流量为0.3 SLPM和0.5 SLPM时，实验测量得到最佳光泵泡工作温度；对于同位素富集和自然丰度的氙-129气体，核自旋极化度的建立时间分别为15 min和22 min．由于混合工作气体的压力以及组分会导致铷原子吸收线的频移和展宽，并且影响到其线型，实验通过低场NMR系统测量确定了用于自旋交换光泵的最佳激光工作波长．低场NMR测量为获得具有高核自旋极化度的超极化气体氙-129，并且能够用于人体肺部MRI研究提供了实验依据．

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5. 低场磁共振系统的低噪声前置放大器研究设计

亢科, 徐雅洁, 张闻文, 杨晓冬

波谱学杂志 2017, 34 (3): 383-395. DOI: 10.11938/cjmr20162547

摘要（342）

PDF （1460KB）（552）

噪声前置放大器是磁共振射频接收子系统中的重要组件，它的性能优劣直接决定了最终磁共振图像的好坏.目前市场上的低噪声前置放大器大多基于中高场磁共振系统开发，而针对低场磁共振系统的很少；另外，商用低场磁共振系统的低噪声前置放大器价格相对较贵，并且多采用两级放大结构，结构复杂、调试难度大、成本相对较高.在此背景下，针对0.5 T低场磁共振设备利用Keysight公司的先进设计系统（ADS）软件对低噪声前置放大器进行研究设计，采用一级放大结构，探索电路设计与布局对放大器性能的影响.实测结果表明自主设计的低噪声前置放大器在21 MHz共振频率附近噪声系数为0.5 dB左右，增益达到了30 dB，能够满足低场磁共振应用的要求.

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6. 油酸甘油酯体系的低场核磁共振弛豫特性研究

成实, 王欣, 刘宝林

波谱学杂志 2018, 35 (2): 243-254. DOI: 10.11938/cjmr20172597

摘要（219）

PDF （812KB）（148）

甘油酯体系低场核磁共振（LF-NMR）弛豫特性的研究有助于脂质重构进程的快速监测及产物分析.本文主要对不同酯化度的单一或混合油酸甘油酯体系的LF-NMR弛豫特性进行了研究.结果表明，油酸甘油酯呈现三个弛豫峰；随酯化程度增加或温度升高，单组分和多组分弛豫时间均增大，各峰面积比例有一定改变，且酯化程度越高，弛豫时间的变化幅度越大；对二元和三元油酸甘油酯体系而言，随三油酸甘油酯（GTO）比例增至40%，单组分和多组分弛豫时间均增大，S₂₂峰面积比例增加，而S₂₃减小；三元混合体系的LF-NMR弛豫特性经主成分分析（PCA）后，混合体系在得分图上随GTO比例及二油酸甘油酯/单油酸甘油酯配比（GDO/GMO）的变化而呈规律性分布.

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7. 低场永磁体磁共振射频场映像

陈海燕, 赵世龙, 李晓南, 刘国强, 胡丽丽, 刘弢

波谱学杂志 2018, 35 (4): 498-504. DOI: 10.11938/cjmr20182661

摘要（289）

PDF （977KB）（245）

射频场映像是通过一定算法对磁共振射频线圈的发射场进行重建的方法.高场下的射频场经过生物组织时会发生明显变化，在其基础上可以反演生物组织体内电特性，进而对癌症等疾病进行早期诊断，是对生物组织的磁共振结构成像的有力补充.目前为止，射频场映像和电特性研究都以高场鸟笼线圈为主，对低场下的相控阵研究较少.本文主要研究了低场永磁体磁共振射频场的均匀度.有限元仿真和实验验证了在17.8 MHz激励下，射频场在空载和负载下均匀度均发生较大变化.射频场均匀度在负载下的改变在一定程度上可以反映负载生物组织的电特性，对磁共振电特性实用化研究提供了一定的参考价值.

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8. 基于低场核磁共振的抚顺油页岩孔隙连通性演化研究

刘志军, 杨栋, 邵继喜, 胡耀青

波谱学杂志 2019, 36 (3): 309-318. DOI: 10.11938/cjmr20182687

摘要（240）

PDF （664KB）（229）

油页岩原位注热开采过程中，储层内部孔隙结构的连通性直接影响载热介质的流动行为和传热效率，同时对油气产物的扩散和流动行为起控制作用.本文利用低场核磁共振（LF NMR）技术，考察了不同热解终温（23~650℃）处理时，饱和水及束缚水状态下抚顺油页岩的T₂谱，分析了可动流体T₂截止值、束缚流体孔隙度、饱和流体孔隙度、渗透率等NMR孔隙参数，定量研究了随热解终温升高，抚顺油页岩孔隙结构的连通性演化规律.研究结果表明热解终温对抚顺油页岩孔隙连通性及渗透率的变化起控制作用，且可动流体孔隙度对总孔隙度的增加起主要促进作用，这说明热解终温升高加大了渗透率及油气产物的输运能力.本文为深入认识油页岩原位热解过程中孔隙结构的演化提供了依据.

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9. 低场核磁共振短死时间射频线圈与射频开关的设计

冯涛, 陈俊飞, 张震, 杨春升, 张志, 刘朝阳

波谱学杂志 2021, 38 (1): 1-11. DOI: 10.11938/cjmr20202823

摘要（336）

PDF （1394KB）（327）

本文以核磁共振（NMR）射频线圈振铃信号产生原理为对象进行分析研究，提出了一种适用于低场环境下由环状间隙腔线圈与螺线管线圈构成的收发分离式短死时间射频线圈设计方案，采用优化调谐匹配网络提高发射效率；根据射频线圈方案需求设计了快速切换的射频开关及驱动．在此基础上依据仿真结果制作了短死时间射频线圈，并应用于自主研制的低场9.51 MHz便携式NMR谱仪系统，进行NMR实验，结果显示可将收发切换时间缩短至10 μs以内，验证了该设计方案的可行性．

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