远程探测增强磁共振信号新方法

提高磁共振检测灵敏度，一直是波谱学工作者追求的重要目标之一。传统的核磁共振波谱（NMR）或磁共振成像（MRI）分析方法，大都采用单线圈同时用于信号的激发和接收，因此阻碍了磁共振在两个重要方面的应用：（1）当被测样品的核自旋填充因子非常低的条件下，例如对多孔材料的分析；（2）对流动状态下样品的检测，例如用MRI无损伤地监测流体的动力学行为。基于我们近年来发展提高NMR灵敏度方法的基础上，本项目提出基于双探头的远程探测新方法来增强磁共振信号- - 利用一个和样品体积相当的线圈来激发编码被研究的核自旋，然后将带有编码信息的核自旋浓缩并流至另一个微线圈中进行检测，即在空间上和时间上将编码和接收分开，从而一方面可以获得磁共振增强信号；另一方面由于经过一段时间的演化，可以获得流体的动力学信息。此外，将利用相变（分子从溶解态相变到气态）和进一步气体压缩方法提高被测自旋浓度，发展远程探测的超灵敏方法。

科学家一直以来都在追求如何进一步提高磁共振(NMR/MRI)的检测灵敏度。传统的核磁共振波谱（NMR）或磁共振成像（MRI）分析方法，大都采用单线圈同时用于信号的激发和接收，因此对填充因子小（如，多孔材料）或流动样品的检测提出了很大的挑战。本项目发展了一套远程探测增强磁共振信号的装置，包括极化装置、磁共振气体压缩引擎和远程检测的NMR探头。本方法利用一个和样品体积相当的线圈来激发编码被研究的样品，然后将带有编码信息的样品流至另一个微线圈中进行检测，即在空间上和时间上将编码和接收分开。这种新技术克服了传统磁共振的不足，极大的增强了探测型号的灵敏度。通过此技术，结合磁力计，我们获得了低磁场（47nT）条件下水质子的NMR信号；结合129Xe气体，我们通过相变（即，分子从溶解态相变到气态）和进一步气体压缩方法提高被测自旋浓度，在高磁场（9.4T）和单次远程探测的条件下，获得了热极化129Xe溶解态的信号，比直接探测灵敏度提高8倍以上。研究证明了远程探测技术是一种新的增强NMR探测灵敏度的新方法。发表了论文7篇，其中SCI论文2篇，外文专著2章，授权发明专利1项，申请发明专利3项。