不均匀磁场下快速获取高分辨一维核磁共振谱新技术

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核磁共振(NMR)波谱技术是一种重要的无损伤、非侵入的检测技术,能提供化学位移和J耦合等分子水平的信息,广泛应用于化合物结构分析和混合物鉴定等方面。然而,要获得高分辨的核磁共振谱通常需要均匀性和稳定性极好的磁场环境,例如磁场空间变化率一般要求低于1 ppb/cm3。这种实验条件很多时候是无法满足的,如在生物组织中由于存在磁化率差异等原因,用传统的方法无法实现匀场。本文利用Hadamard编码技术、空间编码超快速技术以及零量子相干(Zero-Quantum Coherence,ZQC)、分子间多量子相干(intermolecular Multiple-Quantum Coherence,iMQC),设计了几种不均匀磁场下快速获取高分辨一维NMR谱的方法。主要研究成果如下:  一、系统研究了Hadamard编解码原理以及多色组合软脉冲的设计技术,分析了恒时相位调制空间编码演化期的信号特点以及空间编码产生的相位缠绕、分辨率、谱宽和信噪比等问题。简要介绍了Hadamard编码技术和空间编码技术的优缺点。这些工作为后面应用Hadamard编解码技术和超快速空间编码技术设计脉冲序列提供了依据。  二、由于iMQC可利用于在不均匀磁场中获取高分辨谱,本文利用Hadamard编解码技术结合分子间单量子相干(intermolecular Single-QuantumCoherence,iSQC)提出了一种在不均匀磁场中快速获取高分辨一维谱的方法,同时利用Hadamard编解码技术结合分子间双量子相干(intermolecularDouble-Quantum Coherence,iDQC)信号提出了一种在不均匀磁场中快速获取高分辨一维定域谱的方法。通过积算符公式和偶极场理论推导出自旋的演化过程,并从原理上分析了所产生的信号的特点。实验验证了我们的理论预测,同时证明了在不均匀场下,这两种方法不仅可以快速获得不均匀场下化学溶液的高分辨一维谱,而且可以获得生物组织的高分辨一维谱。  三、ZQC具有消除不均匀磁场影响的能力,本文利用空间编码超快速技术结合ZQC提出了一种在不均匀磁场中快速获取高分辨一维谱的方法,并对自旋的演化进行了公式推导和理论分析。实验证明该方法只需要几次扫描就可以在大不均匀磁场下获取高分辨谱。
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