核磁共振成像实验 08300190074王哲雅 指导老师：俞熹
核磁共振的基本原理 和电子具有自旋一样，原子核也具有自旋运动。 根据量子力学，有自旋的核，便有自旋角动量P 在外磁场B中，P是空间量子化的，B方向为Z轴正向。Pz=Mh 同时，有自旋的核又有核磁矩miu和P成正比，比例常数γ称为旋磁比，由核的内部结构特性决定。 电磁学中我们知道，磁矩miu与磁场B的相互作用能为 miu量子化使相互作用能也是量子化的，E相附加在原来的核能级上就造成核能级在磁场中的分裂。 以H核为例，他的M=正负1/2，磁矩在外磁场B方向上投影取2值。 两子能级能及间隔 正如其他光谱一样，核磁共振的产生也是由于能级之间的跃迁。 根据量子力学的选择定则，只有相邻两个子能及之间才能发生跃迁，其能级差为dE=γhB 如果在垂直于B的方向同时再加上一个交变电磁场，其能量Hv=原子核两相邻子能级能级差dE时 处于低子能级上的原子核就将吸收电磁场的能量跃迁至高子能级 这就是核磁共振吸收现象
原子核通过非辐射的方式从高能态转变为低能态的过程称为弛豫。 弛豫方式有两种，1 原子核通过非辐射的方式从高能态转变为低能态的过程称为弛豫。 弛豫方式有两种，1.自旋晶格弛豫，纵向弛豫T1：高能态核通过磁场将能量转移给周围的分子，即体系往环境释放能量，本身返回低能态 2.自旋自旋弛豫，横向弛豫T2：进动频率相同，进动取向不同的核相互作用，交换能量，改变进动方向的过程 在外磁场作用下。原子核倾向于与外磁场取顺向的排列，所以低能态的核数目比处于高能态的核数目多。 但由于两个能级之间能差很小，前者比后者只占微弱的优势，核磁共振信号正是靠这些微弱过剩的低能态核吸收射频电磁波辐射跃迁到高能及产生的。 原子核通过非辐射的方式从高能态转变为低能态的过程称为弛豫。 弛豫方式有两种，1.自旋晶格弛豫，纵向弛豫T1：高能态核通过磁场将能量转移给周围的分子，即体系往环境释放能量，本身返回低能态 2.自旋自旋弛豫，横向弛豫T2：进动频率相同，进动取向不同的核相互作用，交换能量，改变进动方向的过程
磁场均匀性对FID信号的影响 将梯度电子柜打开，分别缓慢地调整梯度电子柜面板上的GX Shim、GY Shim、GZ Shim电 子匀场后达到了最均匀的状态. 可以看到，主磁场均匀性越低，弛豫越快，FID信号拖尾越短。 电子匀场主磁场的均匀性：10.953ppm 将梯度电子柜打开，分别缓慢地调整梯度电子柜面板上的GX Shim、GY Shim、GZ Shim电 位器旋钮，使监视器上的FID信号衰减达到更缓慢的时候，即主磁场经过电 子匀场后达到了最均匀的状态. 可以看到，主磁场均匀性越低，弛豫越快，FID信号拖尾越短。
电子匀场后的FID信号 此时O1=650KHZ T2最大，为了在图中显示 拖尾尽量收敛于X轴，我们选取了采样点数TD=2048
测量磁共振中心频率 P1:90°射频脉冲施加时间 D0：重复时间TR D3:死时间，即90°射频结束到线圈开始采集信号之间的时间间隔
为了测量拉莫尔频率，要使信号达到共振状态，可采用手动方法或自动方法，实验时我们两者结合起来使用，先自动后手动，如图即为共振时的信号 中心频率22MHZ+284KHZ
旋转坐标系下的FID信号 我们考察了数个参数对FID信号的影响 TD对FID信号的影响 P1对FID信号的影响 SW信号对FID信号的影响 Pi －射频硬脉冲的宽度（i=1,2） TD – NMR 信号的采样点数（复数点） SW – 谱宽，也就是采样频率
旋转坐标系下的FID信号 ①采样点数TD对FID信号的影响 我们取了TD=512、1024、2048观察FID信号，发现在其它参数不改变情况下，TD越大图像的显示越完整，但是单位时间内的信号数是固定不变的。
TD=1024 TD=2048
旋转坐标系下的FID信号 ②射频硬脉冲的宽度P1对FID信号的影响：我们取了P1为5μs、20 μs 、 35μs 的时候的FID信号模值，并在20 ~35 μs间一一测量比较 最后确定在P1=23 μs时FID的模值最大。 图为P1=5us时的信号。
P1=20US P1=35US
旋转坐标系下的FID信号 ③谱宽SW信号对FID信号的影响：我们取了SW=200、50、12KHZ时的图像，由于采样时间t=TD/SW，因此SW越大则采样时间越短，图像越稀疏。图为SW=200KHZ时的信号。由于信号采样时间过短，出现了可以观测到的失真。
SW=50KHZ SW=12KHZ
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