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1、梯度匀场布鲁克中国核磁用户会二零零三年九月二十四至二十九赵培栋Clemens Anklin梯度匀场1. 匀场及梯度匀场的基本原理2. 梯度匀场使用的软件3. 梯度匀场的方法A:1D 1H B: 3D 1HC: RCBD: 1D 2H21. 匀场及梯度匀场的基本原理匀场就是在样品区域增加或减少匀场线圈中的匀场就是在样品区域增加或减少匀场线圈中的电流以补偿外磁场的不均匀性的方法电流以补偿外磁场的不均匀性的方法. .要求匀场系统创造一要求匀场系统创造一 补偿场补偿场, ,此此 补偿场补偿场 应应: :与外磁场的不均匀性强度相同但符号相反与外磁场的不均匀性强度相同但符号相反. .31. 匀场及梯度匀场
2、的基本原理一个需要调整一个需要调整Z1和和Z2以补偿外磁场不均匀性的例子以补偿外磁场不均匀性的例子ZD DBoZD DBShimZD DB0Z2ZZZ1调整前的磁场匀场线圈产生的补偿场调整后的磁场4同性均匀磁场同性均匀磁场进动频率 (Larmor) w 正比与 gi B0若 B0 = 11.7T 那么 w1H=500 MHz在旋转坐标系(w)磁化矢量静止不动zB0uvzxy1. 匀场及梯度匀场的基本原理5在旋转坐标系中,假如梯度场强为 20 G/cm 线圈的有效长度是 1 cm. 1Gauss相当于4258 Hz氢的频率. 处于 z = +0.5 cm的原子核就会以0.5*20*4258 =
3、42580 Hz的速度旋转, 而在z = 0的原子则静止不动. zB0uv+00.250.5-0.25-0.5 02129042580- 21290- 42580wz(Hz)zGzzxyz (cm)施加一个施加一个Z Z方向的梯度场方向的梯度场1. 匀场及梯度匀场的基本原理由各点频率与位置的关系推出相位与位置的关系61. 匀场及梯度匀场的基本原理由各点频率与位置的关系推出相位与位置的关系由于在不均匀磁场中在旋转坐标系中有71.匀场及梯度匀场的基本原理TEd15 FID: echo1H, 2HZ-梯度梯度pl1, p0基本参数:激发脉冲:p0, pl1回波时间:d15梯度强度:在GRDPROG定
4、义8梯度回波 傅立叶转换 幅度计算转换 1. 匀场及梯度匀场的基本原理91. 匀场及梯度匀场的基本原理梯度匀场必须:知道各匀场线圈产生的补偿场与样品区内沿知道各匀场线圈产生的补偿场与样品区内沿Z-Z-轴轴各点的关系各点的关系. .样品区内沿样品区内沿Z-Z-轴各点的不均匀性的特征轴各点的不均匀性的特征. .101. 匀场及梯度匀场的基本原理由下面两组实验之差可推出由下面两组实验之差可推出. TED15=5m回波回波1H, 2HZ-梯度梯度pl1, p0 TED15=20m 回波回波1H, 2HZ-梯度梯度pl1, p0梯度脉宽 t梯度脉宽 2t梯度脉宽 t梯度脉宽 2t由于在TE时间内, BG
5、(z)=0111. 匀场及梯度匀场的基本原理由下面两组实验之差可推出由下面两组实验之差可推出. TED15=5m回波回波1H, 2HZ-梯度梯度pl1, p0 TED15=20m 回波回波1H, 2HZ-梯度梯度pl1, p0DB0内(z):磁场的不均匀性引起沿Z-轴某位置的磁场变化.DB0匀(z):改变匀场电流引起沿Z-轴某位置的磁场变121. 匀场及梯度匀场的基本原理DB0内(z)Field MapDB0匀(z)为零时：上述实验可得到沿Z-轴各点由于场不均匀性引起相位变化.13 1. 匀场及梯度匀场的基本原理梯度场(匀场线圈)引起的相位演化 黑线:未加梯度场前的频率轮廓图红线: z1-sh
6、im + 5000 units两者差DB0内(z) 60 degrees (typical 60 100 usec)pl1 = high (-6 dB for 2H_TX, +6 for Lockswitch)实验时间 30 s.3. 梯度匀场的方法 D: 1D2H 56重复重复 (D1) / (D1) / 脉冲角脉冲角 ( ( ) )根据ERNST 角获取最佳 S/N cos a = e (-RD/T1)RD 200ms T1 6.7s 13鉴于温度,外场变化以及射频脉冲的不均匀性 10 3. 梯度匀场的方法 D: 1D2H 572 2H T1 H T1 迟豫时间常数迟豫时间常数: 400M
7、Hz 温度 298K:Acetonitril 6.7s Acetone 4.6sMethanol 4.4s / 0.2sTHF 3.0s / 2.7sBenzene 1.4sChloroform 1.4sEthanol 1.0s / 0.8s / 0.1sDMSO 0.7sD2O 0.4s3. 梯度匀场的方法 D: 1D2H 58参数的改进方法二D1 = 0.05sec rg=128NS = 32P0 10 degrees (10u)pl1 = high (-6 dB for 2H_TX, +6 for Lockswitch)实验时间 11sec.3. 梯度匀场的方法 D: 1D2H 59改进后的参数标准参数3. 梯度匀场的方法 D: 1D2H 60梯度匀场The EndThank you61个人观点供参考，欢迎讨论
