核磁共振(NMR)技術作為一種研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的重要工具,在物質(zhì)檢測和醫(yī)學影像等領域中得到了廣泛的應用。與此同時,其應用領域的拓展和科學研究的深入,又對核磁共振系統(tǒng)提出了更高的要求。本論文主要針對目前常規(guī)商業(yè)化NMR譜儀存在的問題,開展了譜儀技術的數(shù)字化研究,在保證譜儀功能和性能的前提下,對譜儀結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化,降低了設計成本。該研究工作為NMR設備的普及奠定了基礎。 論文的主要內(nèi)容如下: 1.核磁共振系統(tǒng)數(shù)字化研究的趨勢。首先,介紹了核磁共振技術的發(fā)展,指出應用數(shù)字化技術是譜儀發(fā)展的一個重要方向。在此基礎上,針對本論文的主要工作論述了數(shù)字化研究的意義。 2.基于USB總線的一體化核磁共振譜儀控制臺的數(shù)字化研究。首先,在總結(jié)常規(guī)核磁共振譜儀結(jié)構(gòu)的基礎上,提出了全數(shù)字、一體化的譜儀控制臺的設計思想。然后,詳細介紹了該譜儀控制臺的設計思路和硬件結(jié)構(gòu)。該譜儀控制臺采用USB總線,實現(xiàn)了外置式架構(gòu)。此外,該譜儀控制臺將控制/通訊部分、脈沖序列控制部分、射頻發(fā)射部分與信號接收部分集成于一塊板卡之上,還可以實現(xiàn)兩種工作模式。zui后,采用常規(guī)NMR序列實驗較好地驗證了整套系統(tǒng)的性能?？梢钥吹?在譜儀結(jié)構(gòu)簡化的同時保證了性能指標,增強了靈活性,拓寬了應用范圍。 3.多通道磁共振信號接收方法的數(shù)字化研究。首先,討論了近年來隨著相控陣和并行成像技術的飛速發(fā)展對信號采集系統(tǒng)的要求。然后,針對現(xiàn)有技術的不足,提出了F_TDM多通道接收方法,并進行了理論分析。zui后,我們設計了基于PCI總線的四通道F_TDM數(shù)字接收機,通過成像實驗論證了該方法的可行性。 4.選擇性激發(fā)脈沖的數(shù)字化研究。為提高射頻功率放大器的效率,降低儀器的成本,我們提出了正負相位組合(P/N)選擇性激發(fā)脈沖。首先,我們將P/N脈沖展開成傅立葉級數(shù),分析了P/N脈沖和軟脈沖在選擇性激發(fā)上的等效性。然后通過密度矩陣的方法模擬了P/N脈沖的激發(fā)帶寬曲線,并與軟脈沖的激發(fā)帶寬曲線作了比較。zui后通過實驗測量了P/N脈沖的激發(fā)帶寬曲線,并給出了采用P/N脈沖選層獲得的多層SE2D圖像。 5.磁共振系統(tǒng)數(shù)字化研究的總結(jié)與展望。