核磁共振系統(tǒng)的數(shù)字化研究.pdf

1、核磁共振(NMR)技術(shù)作為一種研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的重要工具,在物質(zhì)檢測和醫(yī)學(xué)影像等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí),其應(yīng)用領(lǐng)域的拓展和科學(xué)研究的深入,又對(duì)核磁共振系統(tǒng)提出了更高的要求。本論文主要針對(duì)目前常規(guī)商業(yè)化NMR譜儀存在的問題,開展了譜儀技術(shù)的數(shù)字化研究,在保證譜儀功能和性能的前提下,對(duì)譜儀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,降低了設(shè)計(jì)成本。該研究工作為NMR設(shè)備的普及奠定了基礎(chǔ)。 論文的主要內(nèi)容如下： 1.核磁共振系統(tǒng)數(shù)字化研究的趨勢。首

2、先,介紹了核磁共振技術(shù)的發(fā)展,指出應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)是譜儀發(fā)展的一個(gè)重要方向。在此基礎(chǔ)上,針對(duì)本論文的主要工作論述了數(shù)字化研究的意義。 2.基于USB總線的一體化核磁共振譜儀控制臺(tái)的數(shù)字化研究。首先,在總結(jié)常規(guī)核磁共振譜儀結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,提出了全數(shù)字、一體化的譜儀控制臺(tái)的設(shè)計(jì)思想。然后,詳細(xì)介紹了該譜儀控制臺(tái)的設(shè)計(jì)思路和硬件結(jié)構(gòu)。該譜儀控制臺(tái)采用USB總線,實(shí)現(xiàn)了外置式架構(gòu)。此外,該譜儀控制臺(tái)將控制/通訊部分、脈沖序列控制部分、射頻發(fā)

3、射部分與信號(hào)接收部分集成于一塊板卡之上,還可以實(shí)現(xiàn)兩種工作模式。最后,采用常規(guī)NMR序列實(shí)驗(yàn)較好地驗(yàn)證了整套系統(tǒng)的性能?？梢钥吹?在譜儀結(jié)構(gòu)簡化的同時(shí)保證了性能指標(biāo),增強(qiáng)了靈活性,拓寬了應(yīng)用范圍。 3.多通道磁共振信號(hào)接收方法的數(shù)字化研究。首先,討論了近年來隨著相控陣和并行成像技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)信號(hào)采集系統(tǒng)的要求。然后,針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,提出了F_TDM多通道接收方法,并進(jìn)行了理論分析。最后,我們設(shè)計(jì)了基于PCI總線的四通道F_

4、TDM數(shù)字接收機(jī),通過成像實(shí)驗(yàn)論證了該方法的可行性。 4.選擇性激發(fā)脈沖的數(shù)字化研究。為提高射頻功率放大器的效率,降低儀器的成本,我們提出了正負(fù)相位組合(P/N)選擇性激發(fā)脈沖。首先,我們將P/N脈沖展開成傅立葉級(jí)數(shù),分析了P/N脈沖和軟脈沖在選擇性激發(fā)上的等效性。然后通過密度矩陣的方法模擬了P/N脈沖的激發(fā)帶寬曲線,并與軟脈沖的激發(fā)帶寬曲線作了比較。最后通過實(shí)驗(yàn)測量了P/N脈沖的激發(fā)帶寬曲線,并給出了采用P/N脈沖選層獲得的多