CN106168589A - 高分辨率核磁共振分析仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高分辨率核磁共振分析仪，包括：频率计，用于产生射频脉冲信号；调制接收器，连接到所述射频振荡器，用于提取来自射频振荡器的样品反馈信号；用于承载待检测样品的样品管位于所述射频线圈轴心线上并位于其正下方，此样品管安装于一转子固定件上；第一磁体和第二磁体分别位于所述样品管两侧，用于给此样品管内的样品提供静磁场；所述若干个第二传输线另一端折弯后经一闭环线圈连接，所述第一磁体和第二磁体的磁场强度为1~1.2特斯拉，所述转子固定件材质为聚四氟乙烯。本发明具有较高的品质因数，可承载的射频功率为30kHz，射频磁场的均匀度为4.6%。实现了高功率激发和良好的射频磁场分布。

Description

高分辨率核磁共振分析仪
技术领域
本发明涉及核磁共振分析仪领域，具体涉及一种高分辨率核磁共振分析仪。
背景技术
鉴于核磁共振技术在化学、生物学等基础研究、以及临床医学、药物开发中的广泛应用，各种高分辨核磁共振分析技术成为生化研究中的重要工具。想要获得高质量的核磁共振谱图，核磁共振转子适配器的变温性能、旋转稳定性等参数显得非常重要。尤其是想要获得高分辨的核磁共振谱图，需要使用变温范围较大的转子适配器（-200至200℃）和使样品旋转（大于20 rpm），此时需要保证样品试管在旋转时的稳定性。目前常见的转子适配器，其材料的磁化率和质量分布等相关参数均不满足在较大温度范围内使用的需求，并且在高转速下，转子适配器的稳定性较差，使得进行高分辨核磁共振实验的过程变的非常复杂。
另一方面，想要获得高质量的核磁共振谱图，核磁共振射频线圈的承载功率、射频磁场的均匀性等参数显得非常重要。尤其是想要获得高分辨的核磁共振谱图，经常需要使用承载功率较高的射频线圈（大于20kHz），此时对于射频线圈的几何形状和空间结构就提出了更高的要求。目前常见的射频线圈，如螺线管型射频线圈，以及海姆霍兹型射频线圈，其能够施加的射频场的最大强度为10~15kHz，不满足施加更高功率的射频场的需求，使得进行高分辨核磁共振实验变得难以进行。
发明内容
本发明提供一种高分辨率核磁共振分析仪，此高分辨率核磁共振分析仪具有较高的品质因数，可承载的射频功率为30kHz，射频磁场的均匀度为4.6%。实现了高功率激发和良好的射频磁场分布，大大提高了测量的精度和灵敏度。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高分辨率核磁共振分析仪，包括：
频率计，用于产生射频脉冲信号；
射频振荡器，根据来自所述频率计的射频脉冲信号而产生相应的脉冲电流，并接收来自射频线圈的样品反馈信号；
射频线圈，根据来自所述射频振荡器的脉冲电流产品交变电磁场，并感应生成表征样品核自旋能级的样品反馈信号，所述射频线圈包括偶数个矩形子线圈，此矩形子线圈的一侧长边延伸后形成一位于轴心的第一传输线，与此长边相邻的短边折弯后延伸形成第二传输线，若干个矩形子线圈并联且等间隔排列形成所述射频线圈；
调制接收器，连接到所述射频振荡器，用于提取来自射频振荡器的样品反馈信号；
用于承载待检测样品的样品管位于所述射频线圈轴心线上并位于其正下方，此样品管安装于一转子固定件上；
第一磁体和第二磁体分别位于所述样品管两侧，用于给此样品管内的样品提供静磁场；
所述若干个第二传输线另一端折弯后经一闭环线圈连接，所述第一磁体和第二磁体的磁场强度为1~1.2特斯拉，所述转子固定件材质为聚四氟乙烯。
上述技术方案中的进一步改进方案如下：
上述方案中，所述矩形子线圈数目为6个，相邻矩形子线圈间隔为60度。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
1. 本发明高分辨率核磁共振分析仪，其适用于脉冲信号的发射和接收，可用于高分辨核磁共振实验的研究；该装置结构紧密，具有较高的品质因数，可承载的射频功率为30kHz，射频磁场的均匀度为4.6%。实现了高功率激发和良好的射频磁场分布，大大提高了测量的精度和灵敏度。
2. 本发明高分辨率核磁共振分析仪中采用了六组导线，与传统一组导线构成的螺线管型线圈和由两组导线构成的亥姆霍兹线圈相比，结构更加精细，能够实现更复杂的射频场。
3. 本发明的线圈装置实现了高功率，在一个线圈内具有六个子线圈，总的射频功率分散到六个子线圈。在每个子线圈最大功率不变的情况下，提高了总功率，因此提高了成像的分辨率。
4. 本发明的线圈装置提高了射频磁场的均匀度，采用了六个子线圈，利用其各自的射频磁场在空间重叠处的相互补偿，提高了单个线圈磁场的空间均匀度，改善了单个线圈的磁场分布。
5. 本发明的线圈装置安装方便，可以直接用来替换原有的线圈，而不需改动其他的硬件，与传统的线圈相比，该线圈在形状有了很大的变化，基于形状的改变，结合上述的说明，该线圈具有以下的特点：（1）提高了线圈的射频功率；（2）提高了线圈的磁场均匀度；（3）安装和使用方便。
附图说明
附图1为本发明高分辨率核磁共振分析仪原理示意图；
附图2为本发明射频线圈中矩形子线圈结构示意图；
附图3为本发明射频线圈局部示意图；
附图4为本发明射频线圈结构示意图。
以上附图中：1、频率计；2、射频振荡器；3、射频线圈；4、调制接收器；5、样品管；6、转子固定件；7、矩形子线圈；8、长边；9、第一传输线；10、短边；11、第二传输线；12、第一磁体；13、第二磁体；14、闭环线圈。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例：一种高分辨率核磁共振分析仪，如附图1~4所示，包括：
频率计1，用于产生射频脉冲信号；
射频振荡器2，根据来自所述频率计的射频脉冲信号而产生相应的脉冲电流，并接收来自射频线圈的样品反馈信号；
射频线圈3，根据来自所述射频振荡器2的脉冲电流产品交变电磁场，并感应生成表征样品核自旋能级的样品反馈信号，所述射频线圈3包括偶数个矩形子线圈7，此矩形子线圈7的一侧长边8延伸后形成一位于轴心的第一传输线9，与此长边8相邻的短边10折弯后延伸形成第二传输线11，若干个矩形子线圈7并联且等间隔排列形成所述射频线圈3；
调制接收器4，连接到所述射频振荡器2，用于提取来自射频振荡器2的样品反馈信号;
用于承载待检测样品的样品管5位于所述射频线圈3轴心线上并位于其正下方，此样品管安装于一转子固定件6上；
第一磁体12和第二磁体13分别位于所述样品管5两侧，用于给此样品管5内的样品提供静磁场。
上述若干个第二传输线11另一端折弯后经一闭环线圈14连接；上述矩形子线圈数目为6个，相邻矩形子线圈间隔为60度。
采用上述高分辨率核磁共振分析仪时，其适用于脉冲信号的发射和接收，可用于高分辨核磁共振实验的研究；该装置结构紧密，具有较高的品质因数，可承载的射频功率为30kHz，射频磁场的均匀度为4.6%。实现了高功率激发和良好的射频磁场分布，大大提高了测量的精度和灵敏度；其次，核磁共振装置中采用了六组导线，与传统一组导线构成的螺线管型线圈和由两组导线构成的亥姆霍兹线圈相比，结构更加精细，能够实现更复杂的射频场；再次，线圈装置实现了高功率。在一个线圈内具有六个子线圈，总的射频功率分散到六个子线圈。在每个子线圈最大功率不变的情况下，提高了总功率，因此提高了成像的分辨率；再次，核磁共振装置提高了射频磁场的均匀度，采用了六个子线圈，利用其各自的射频磁场在空间重叠处的相互补偿，提高了单个线圈磁场的空间均匀度，改善了单个线圈的磁场分布。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种高分辨率核磁共振分析仪，其特征在于：包括：
频率计（1），用于产生射频脉冲信号；
射频振荡器（2），根据来自所述频率计的射频脉冲信号而产生相应的脉冲电流，并接收来自射频线圈的样品反馈信号；
射频线圈（3），根据来自所述射频振荡器（2）的脉冲电流产生交变电磁场，并感应生成表征样品核自旋能级的样品反馈信号，所述射频线圈（3）包括偶数个矩形子线圈（7），此矩形子线圈（7）的一侧长边（8）延伸后形成一位于轴心的第一传输线（9），与此第一传输线同侧的短边（10）折弯后延伸形成第二传输线（11），若干个矩形子线圈（7）并联且等间隔排列形成所述射频线圈（3）；
调制接收器（4），连接到所述射频振荡器（2），用于提取来自射频振荡器（2）的样品反馈信号；
用于承载待检测样品的样品管（5）位于所述射频线圈（3）轴心线上并位于其正下方，此样品管安装于一转子固定件（6）上；
第一磁体（12）和第二磁体（13）分别位于所述样品管（5）两侧，用于给此样品管（5）内的样品提供静磁场；
所述若干个第二传输线（11）另一端折弯后经一闭环线圈（14）连接，所述第一磁体（12）和第二磁体（13）的磁场强度为1~1.2特斯拉，所述转子固定件（6）材质为聚四氟乙烯。
2.根据权利要求1所述的高分辨率核磁共振分析仪，其特征在于：所述矩形子线圈（7）数目为6个，相邻矩形子线圈（7）间隔为60度。
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