反应调节蛋白是细菌双组分信号转导系统的重要组分，用于传递来自组氨酸激酶的信号并产生适应性反应.在整个信号转导过程中，反应调节蛋白的磷酸化和去磷酸化最终决定了该系统的信号输出和信号转导终止，因此其磷酸化和去磷酸化作用位点是控制其功能的关键要素．我们以来源于Thermotoga maritima中的反应调节蛋白RR468作为研究对象，将其分别位于loop b3-a3和loop b4-a4上的两个关键位点M55和K85进行突变，通过功能实验验证了这两个残基突变会对蛋白磷酸化和去磷酸化产生影响，并且利用液体核磁共振（NMR）手段对两个突变体的结构和动力学性质进行了研究．

核磁共振（NMR）技术已经成为测量橡胶交联密度的一种常用技术手段．该文探讨了用于测量橡胶交联密度的三种NMR方法：¹H双量子（DQ）NMR、¹H Hahn回波和¹H CPMG回波，讨论了这些方法测量值差异的来源．在此基础上进一步研究了¹H CPMG回波方法中回波时间对测量值的影响，探讨了改善¹H CPMG回波方法的方案．

卤键与氢键相似，是实现分子与分子非共价键连接的作用之一，其广泛地应用于工程材料和生命化学等领域．有关卤键相互作用的动态核极化（DNP）研究还未见报道．本文利用连续波-电子顺磁共振（CW-EPR）谱仪及自主研制的DNP实验平台对存在卤键相互作用的体系——1，4-二碘四氟苯（DITFB）/4-羟基-2，2，6，6-四甲基吡啶-1-氧自由基（4-OH-TEMPO）进行¹⁹F DNP研究，并与无卤键作用对照组——六氟苯（PFB）/4-OH-TEMPO的¹⁹F DNP增强效果进行了比较．结果发现，DITFB/4-OH-TEMPO较PFB/4-OH-TEMPO具有更窄的EPR线宽和更大的¹⁹F DNP增强．这表明自由基与DITFB卤键作用削弱了自由基之间的电子自旋-自旋相互作用，从而使自由基横向弛豫时间（T_2e）增加、线宽变窄，导致DNP饱和因子和增强倍数变大．因此，可以通过卤键调控自由基电子自旋相互作用，以改善核的DNP增强效果．

相对于传统锂离子电池，全固态锂电池具有安全性能高、循环寿命长、能量密度高等优点，是目前锂电池研究领域的热点之一．作为全固态锂电池的核心组成部分，固体电解质是实现全固态锂电池高性能的关键材料．本文设计了一种高分子-锂盐-陶瓷的复合物固体电解质．通过多种固体核磁共振（NMR）方法研究了该材料中高分子-陶瓷的界面层结构和界面高分子链段的分子运动．

磁共振成像（MRI）是一种无电离辐射的非介入性的眼内肿瘤检测方法，但分辨率和运动伪影是成像过程中不易克服的困难．以往的扫描方法或是不可避免的引入运动伪影，或是需要受试者做精确的配合，增加了成像的难度，给受试者带来不舒适的体验．本文提出了一种以超分辨率理论为基础的新的磁共振眼球成像方法，使用一种特制的眼球线圈，对眼部区域扫描一系列动态的图像，使得不同方向上的采集分辨率互补．最后经过预处理、配准、超分辨率重建等操作，得到高质量的磁共振眼球图像．实验结果表明，这种方法可以在不需要受试者做额外配合工作的情况下，得到更加清晰的磁共振眼球图像．

核磁共振氢谱（Proton Nuclear Magnetic Resonance，¹H NMR）是中药指纹图谱中一种鉴定和控制植物中药质量的新方法．本文采用CPMG（Carr-Purcell-Meiboom-Gill）脉冲序列采集了杜仲提取物的¹H NMR谱，通过完整还原振幅频率表（Complete Reduction to Amplitude-Frequency Table，CRAFT）分析技术对杜仲指纹图谱进行特征指纹分析，将待目标合物的信号从混合物图谱中剥离出来，实现了不分离样品而分析目标化合物信息的目的，从而对杜仲的特征化合物——松脂醇二葡萄糖苷（Pinoresinol Glucoside，PDG）进行了定性和定量分析．结果显示贵阳药用植物园所得杜仲的PDG含量为0.275 6%，相对标准偏差（Relative Standard Deviation，RSD）为1.69%，与高效液相色谱（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）定量分析结果（含量为0.269 6%，RSD为0.65%）基本一致．另外，通过NMR检测与多变量数据建模相结合分析了杜仲提取物的全指纹图谱，结果显示同一采收期不同产地的杜仲药材有显著差异，这表明该方法可用于鉴定不同产地的药材，具有一定的实用意义．

二氢黄酮糖苷化后产生的R与S构型非对映异构体在¹H NMR谱上会呈现一些差别，但文献对其差别描述非常有限.为便于利用¹H NMR谱图判断二氢黄酮糖苷的R与S构型非对映异构体，本文首先在植物药皂荚提取物中分离得到一种二氢黄酮苷-柚皮素7-O-葡萄糖苷R与S构型混合物，分析其氘代二甲亚砜（DMSO-d₆）溶液的¹H NMR、¹³C NMR、¹H-¹H COSY、¹H-¹³C HSQC和¹H-¹³C HMBC谱，对其¹H和¹³C NMR谱峰进行了归属；然后，采用手性色谱柱对该混合物进行分离，结合圆二色光谱（CD）技术确定构型；最后，为鉴别R与S构型柚皮素7-O-葡萄糖苷在¹H NMR谱中特征差别谱峰，避免葡萄糖残基质子对二氢黄酮苷元质子化学位移的影响，采集了R与S构型柚皮素7-O-葡萄糖苷及其混合物氘代乙腈（CD₃CN）溶液的NMR谱，结果显示葡萄糖残基端基质子H-1″化学位移差别最为明显，为9.4 Hz；5-位酚羟基质子化学位移差别为5.8 Hz，C环上3个质子化学位移差也较明显．

传统的铷原子频标（RAFS）射频电路所采用的饱和输出的方式虽然能稳定射频信号幅度，但是无法稳定射频信号波形，导致微波功率稳定性不够理想．本文介绍了一种铷原子频标微波功率稳幅电路方案，该方案以阶跃恢复二极管（SRD）的偏置电压为参考，通过控制可变增益放大器（VGA）的增益实现自动增益控制（AGC）．该方案在控制射频信号幅度的同时亦控制其波形．结果表明该方案能有效改善铷原子频标的微波信号功率的稳定性．

数字化和小型化是铷原子频标（RAFS）发展的重要方向．在传统铷原子频标电路中，6 840 MHz微波信号与频率综合器产生的5.312 5 MHz信号进行混频，得到用于激励铷原子跃迁的6 834.687 5 MHz微波探寻信号．早期铷频标的频率综合器大量使用了分立的模拟器件，数字化程度低、参数优化工作繁杂、电路体积较大．目前常用直接数字频率合成器（DDS）方案直接产生5.312 5 MHz信号，但这种数字电路方案通常需要对10 MHz信号进行倍频，它存在频谱纯度较低、相位噪声高等缺点．本文介绍一种产生5.312 5 MHz信号的频率综合器解决方案，这种设计方案在应用DDS器件时无需使用10 MHz倍频电路，它具有频谱纯度较高、相位噪声低、输出频率和相位可调等优点．

提出了一种基于NI PXIe-7966R（National Instruments Corporation，美国）的磁共振成像（MRI）接收机设计方案，进行磁共振信号直接采样、数字下变频（DDC）和数据上传，以及磁共振图像恢复．使用NI LabVIEW FPGA（National Instruments Corporation，美国）开发平台，对NI PXIe-7966R板载现场可编程门阵列（FPGA）内构建的所有功能模块进行了设计仿真和硬件描述语言生成，使其能灵活实现DDC功能．设计的接收机的采样速度为50 Mbps、模数转换位数为16位、带宽设置范围为100 Hz~1 MHz，并具有较好的滤波效果．实验结果表明，该设计方案是一种高性能的磁共振接收机方案．

梯度是磁共振成像（MRI）的关键环节.通过采集谱仪梯度波形信号并进行分析，提取出各通道波形的特征点，从而有助于快速准确地判断谱仪梯度硬件电路或脉冲序列编写是否存在问题.采用虚拟仪器LabVIEW软件控制高速采集卡DAQ-2005设计实现多路采集系统，对谱仪的梯度输出进行采集.通过对波形数据进行直方图统计、滤波、差分计算等分析，提取出波形的特征点，这些特征点包含时间与幅度信息.使用实验室自主研发的谱仪进行了多次实验，对该方法进行验证，证明了该方法的有效性，也为谱仪研制和脉冲序列开发提供了一种辅助测试方法.

为了实现对木材水分的无损检测，设计了一种单边核磁共振（unilateral nuclear magnetic resonance，UMR）传感器，该传感器由单边磁体、抗涡流板、射频线圈、阻抗匹配和调谐电路构成．在距离传感器表面上方75 mm处的50 mm×50 mm的平面内，建立了71.1 mT（共振频率为3.027 MHz）的静态磁场．本文详细介绍了该传感器的设计思路和实现方法，并开展了初步的木材水分无损测量实验．对圆柱形树桩的径向水分分布进行了一维扫描测量，观察了水分由树皮向树芯逐步深入过程中横向弛豫时间（T₂）的变化规律，还使用UMR仪对木材干燥过程中水分的挥发进行了测量.实验结果表明，随着干燥的加剧，被测样品T₂谱的长T₂波峰明显左移、积分面积渐减，而且积分面积与木材样品含水率呈正比．本文为木材研究提供了一种便携的NMR测量设备设计方案，且可以实现野外活体树木的无损测量．

为搭建可用于磁共振环境下的自动控制嗅觉刺激器，本文根据刺激装置搭建的通用要求和实验室已有装置的性能提出了改进需求和系统整体设计方案．刺激装置分为控制系统与气体输送系统两部分．控制系统的软件部分基于LabVIEW平台编程，采用了虚拟仪器方案，提供可输入刺激序列的人机界面，并根据不同的刺激需求来控制电磁阀动作，以切换不同气路．气体输送系统由4条可变支路和1条恒流支路组成，其中的3条可变气路由洁净空气分别通过装有不同气味液体的洗气瓶来产生3种刺激气味．系统搭建完成后，使用霍尼韦尔AWM43600空气流量传感器测量了系统气体流量波动率为0.3%，同时测得不同刺激气路切换时的切换响应时间为1.07 s．最后使用该刺激装置对8名被试进行嗅觉刺激的同时进行功能磁共振成像（fMRI）实验，实验采用了乙醇、吡啶和乙酸异戊酯3种刺激气味，fMRI图像结果显示被试的嗅觉受到刺激后，丘脑、杏仁核、梨状皮质、眶额皮层等嗅觉相关脑区激活．以上实验表明，本文搭建的指标可量化的刺激器更能满足嗅觉fMRI实验的要求．

磁共振成像（MRI）技术可实现对温度的非侵入式检测．温敏性MRI造影剂能够对温度变化做出响应，进而导致与其结合的水质子的弛豫速率、信号强度或化学位移等磁共振参数发生显著改变，已作为将温度信号转化为磁共振信号的传感器广泛应用于MRI测温技术中．本文介绍了温敏性MRI造影剂的种类、原理、研究现状及其应用前景．