[发明专利]一种永磁低场小型化核磁共振波谱仪场频联锁系统及方法

说明书

一种永磁低场小型化核磁共振波谱仪场频联锁系统和方法，包括：磁场强度测量单元，设有支架、三轴正交定位滑台和磁场强度检测仪，磁场强度检测仪检测磁体待测区域的磁场强度；可调温度检测控制单元，设有温控箱、多点温度检测传感器和可调温度控制电路，校准时采用PWM方法控制温控箱为磁体提供恒温环境，测量时检测磁体的即时温度；数据处理及显示单元，设有温度拟合模块、磁场强度拟合模块、共振频率拟合模块和显示模块，利用拟合算法得到磁体腔内温度、磁场强度分布及共振频率与腔内温度关系的目标函数，测量时NMR波谱仪频率源接收共振频率数据对样品进行射频激发，实现谱线自动校正。本发明可以应用于不同永磁体小型化NMR仪器。

技术领域

本发明涉及核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，NMR)场频联锁技术领域，特别是一种永磁低场小型化核磁共振波谱仪场频联锁系统及方法。

背景技术

磁场稳定性是获得高质量NMR信号的必要条件之一。影响永磁体磁场稳定性的最重要因素是磁体温度，尽管进行良好的隔热处理，开放式永磁体受周围环境温度变化影响仍然很大。相对于高场的超导磁体，低场NMR永磁体对温度的敏感度更大，磁场强度更容易产生漂移。另一方面，由于匀场线圈安装在永磁体内腔面上，因此在施加匀场电流时，匀场线圈所发出的热量也对磁场产生较大的影响。磁场漂移导致NMR共振频率发生变化，相对于激发射频场的频率产生偏离，使得谱线发生偏移，谱的分辨率也会降低，从而影响谱的质量。NMR波谱仪的稳定性分为短期稳定性和长期稳定性。磁通稳定器技术是改善谱仪短期稳定性的有效方法，场频联锁技术是提高谱仪长期稳定性的有效方法。场频联锁技术的原理就是利用一个特定信号把磁场强度B₀与射频频率ω₀按Larmor方程ω₀＝γB₀联锁起来，使二者保持相对稳定。

目前，对于超导高场NMR波谱仪，通常用含氘溶剂的²H共振信号作为锁信号来实现场频联锁，具有专门的锁通道系统，通过氘信号的变化，调节匀场线圈中的Z0电流，使其产生的磁场与变化的磁场方向相反来补偿主磁场，使得共振频率稳定在一个频率点。例如：文献“一体化NMR波谱仪梯度－场频联锁－匀场系统设计，波谱学杂志(Chinese Journal ofMagnetic Resonance)，第29卷第4期2012年12月”给出了是在11.7T(500Hz)超导磁体NMR系统测试下应用的场频联锁一体化控制电路。