时变纵向磁场下核磁共振现象的初步研究

摘要

强磁场环境能为科学研究提供一个崭新的平台,近些年来得到了广泛的研究与应用。与此相互关联的,磁场的标定工作也受到越来越多的关注。目前,强磁场环境多由脉冲法产生,磁场变化幅度大、持续时间短、不均匀性大,标定难度较高。核磁共振(NMR)方法具有测量范围大、精度高等特点,逐渐映入学者眼帘。本文提出的“UWB_NMR”法测量强磁场是让宽带射频场持续激励样品,不用过分要求脉冲磁场到来的时间,同时又能描绘出磁场时变规律。在实验方法和物理机理研究上都有较大创新。
　　本论文基于常规的脉冲法 NMR的基本理论和分析方法,从基本电磁学规律出发,分析时变纵向磁场下核磁共振时磁矩的变化规律。在分析和推演中,提出时变纵向磁场下NMR在章动角度变化规律、宏观磁矩值的变化规律上与常规NMR有较大区别。
　　为了检验在时变纵向磁场下NMR提出的物理机理的正确与否,实验中构建以双线圈探头系统为核心的实验平台,并提出了时变纵向磁场NMR电子学系统的三个组成部分:宽带射频信号产生单元、宽带射频信号发射与NMR信号接收采集单元、数据处理单元。接着,文章介绍了实验平台的搭建工作,如双线圈探头的绕制与匹配等等。
　　结合时变纵向磁场下NMR信号分析,文章介绍了低场下的时变纵向磁场NMR实验步骤以及单频、离散多频下的脉冲法NMR实验结果。并从包络、频谱和统计特性等方面对信号进行了分析。最后,论文在实验方法上提出了相关的改良措施,以待日后能有较好的实验效果。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 磁场标定方法的背景、意义

1.2 国内外研究进展

1.3 本论文来源及研究思路

1.4 论文安排

2 静态纵向磁场下的NMR理论

2.1 静态纵向磁场下的NMR现象

2.2 静态纵向磁场下的弛豫时间的求解

2.3 扩散效应对核磁共振的影响

3 时变纵向磁场下的NMR效应初步研究

3.1 时变纵向磁场下自旋核磁矩的变化规律

3.2 时变纵向磁场下NMR宏观磁矩变化规律

3.3 时变纵向磁场下NMR的特别之处

3.4 时变纵向磁场下NMR信号检测方法

3.5双线圈磁互耦计算以及脉冲磁场下NMR信号分析

4 时变纵向磁场条件下的NMR效应实验验证方案

4.1 时变纵向磁场下NMR激励环境的拟定

4.2 双线圈探头的制备

4.3 实验平台各个部件的性能参数

4.4 实验方案的拟定

5 初步实验及分析

5.1 单频脉冲式RF下的扫场法NMR实验

5.2 离散多频脉冲式RF下扫场法NMR实验

6 总结与展望

致谢

参考文献