实验二测量磁共振中心频率(拉莫尔频率) 、实验目的: 1、理解核磁共振的基本原理。 2、理解磁体的中心频率和拉莫尔频率的关系 3、掌握拉莫尔频率的测量方法。 、实验器材: 约10mm高的大豆油试管样品:NM20台式磁共振成像仪。 三、实验原理 1、核磁共振基本原理 当一个样品被放在外磁场B中时,样品就会被磁化,产生能级分裂现象, 所产生的能级间距为:△E=yB0h;如果在该样品系统上加上一个射频磁场, 从量子力学观点来看,射频场的能量为hv,当该能量和分裂产生的能级间距相 等,即hv=AE时,样品对外加射频能量吸收达到最大,产生的磁共振信号也最 强,因此得到核磁共振产生的基本条件:hv=hO0=h2mf6=Bbh,因此 得到拉莫尔方程 yB ,此时的0就是产生核磁共振的拉莫尔频率,也是 外加磁场的中心频率,其中Y为样品物质的磁旋比,h为原子核自旋角动量的单 位,h为谱朗克常量,B。为外加磁场的磁场强度。 2、测量方法 方法一:对于一个主磁场确定的磁共振系统来说,在外界条件不变的条件下 其共振频率也是一个固定的值,接收线圈测量到的FID信号和射频磁场的频率 变化是一致的,因此可以对FID信号进行傅立叶变换,找到FID信号的频率, 根据核磁共振发生的条件,从而间接得到射频磁场的中心频率,此频率也就是样
实验二 测量磁共振中心频率（拉莫尔频率） 一、实验目的： 1、理解核磁共振的基本原理。 2、理解磁体的中心频率和拉莫尔频率的关系。 3、掌握拉莫尔频率的测量方法。 二、实验器材： 约 10mm 高的大豆油试管样品；NMI20 台式磁共振成像仪。 三、实验原理： 1、核磁共振基本原理 当一个样品被放在外磁场 B0 中时，样品就会被磁化，产生能级分裂现象， 所产生的能级间距为： h E B 0 D = g ；如果在该样品系统上加上一个射频磁场， 从量子力学观点来看，射频场的能量为 hn ，当该能量和分裂产生的能级间距相 等，即hn = DE 时，样品对外加射频能量吸收达到最大，产生的磁共振信号也最 强，因此得到核磁共振产生的基本条件： h h h 0 0 0 hn = w = 2pf = gB ，因此 得到拉莫尔方程 0 B0 w = g ，此时的w0 就是产生核磁共振的拉莫尔频率，也是 外加磁场的中心频率，其中g 为样品物质的磁旋比，h 为原子核自旋角动量的单 位，h 为谱朗克常量， B0 为外加磁场的磁场强度。 2、测量方法 方法一：对于一个主磁场确定的磁共振系统来说，在外界条件不变的条件下， 其共振频率也是一个固定的值，接收线圈测量到的 FID 信号和射频磁场的频率 变化是一致的，因此可以对 FID 信号进行傅立叶变换，找到 FID 信号的频率， 根据核磁共振发生的条件，从而间接得到射频磁场的中心频率，此频率也就是样
品质子进动的拉莫尔频率。 方法二:宏观磁化矢量的弛豫可以通过布洛克方程进行描述和求解,但此过 程中总是包含着一个固定的进动项。由于进动的存在,使得描述和求解都很困难。 而进动并不对信号幅值产生任何影响。因此有人采用旋转坐标系来描述宏观磁化 矢量的弛豫过程。因此,实验室坐标系中的MR信号在旋转坐标系中就可以把进 动项消除。当旋转坐标系的旋转频率与拉莫尔频率完全相同时,线圈采集到的 FID信号中的拉莫尔频率成分就可被完全过滤掉,呈现出来的是一条呈指数递减 规律的曲线。因此在实验中可以通过不断修改射频脉冲的频率,同时观察屏幕上 的FID信号。当FID信号的振荡频率逐步减小到基本上不出现振荡时,说明此 时的射频频率就是拉莫尔频率, 四、实验步骤 像技术实验 1、启动计算机,点击桌面图标进入到如图1所示界面。再点击 MR按钮进入 WinMRIXP操作界面,如图2 MRIjX按钮 成像实验 MRJ会vmc③ 上海组边电子科技有限公可 图1核磁共振成像技术实验仪软件界面
品质子进动的拉莫尔频率。 方法二：宏观磁化矢量的弛豫可以通过布洛克方程进行描述和求解，但此过 程中总是包含着一个固定的进动项。由于进动的存在，使得描述和求解都很困难。 而进动并不对信号幅值产生任何影响。因此有人采用旋转坐标系来描述宏观磁化 矢量的弛豫过程。因此，实验室坐标系中的 MR 信号在旋转坐标系中就可以把进 动项消除。当旋转坐标系的旋转频率与拉莫尔频率完全相同时，线圈采集到的 FID 信号中的拉莫尔频率成分就可被完全过滤掉，呈现出来的是一条呈指数递减 规律的曲线。因此在实验中可以通过不断修改射频脉冲的频率，同时观察屏幕上 的 FID 信号。当 FID 信号的振荡频率逐步减小到基本上不出现振荡时，说明此 时的射频频率就是拉莫尔频率。 四、实验步骤： 1、启动计算机，点击桌面图标 进入到如图 1 所示界面。再点击 按钮进入 WinMRIXP 操作界面，如图 2、 MRIjx 按 钮 图 1 核磁共振成像技术实验仪软件界面
件】速项11采祥[一继型二维理国 |日 0Ha526 当冲序硬冲dSF1 图2 WinMRIXP操作界面 2、将装有10mm高大豆油的样品管小心放置入磁体柜上方样品孔内 3、开启射频单元及梯度放大器的电源(如下两图)。 P0WER按钮 国 a200 上海边电子料技有限公司 NM2010射频单元面板 POWER廾天 上海组迈电子料技有限公 NM20l梯度单元面板 4、单击工具栏上的υ∞按钮(如图3),进入脉冲序列选择对话框(如图4)
图 2 WinMRIXP 操作界面 2、将装有 10mm 高大豆油的样品管小心放置入磁体柜上方样品孔内。 3、开启射频单元及梯度放大器的电源(如下两图)。 NM2010 射频单元面板 NM2011 梯度单元面板 4、单击工具栏上的 按钮（如图 3），进入脉冲序列选择对话框（如图 4）
选择硬脉冲FID序列,在参数设置列表中将中心频率主值SF1、偏移量 O和采样点数TD分别预设为:22、600000和2048(如图5)。(注意: 此处数值为射频单元NM2010面板上所张贴数值,注意主频偏移量Ol 不能偏离所设数值20KHz,否则无法自动寻找中心频率。)若所填写数 值无误,但并未观察到FID信号,此时可适当改变O1值,直到出现FID 信号为止。如若精细调节后仍无FID信号,则可能是硬件上的问题,此 时可将问题向老师反映 avinIRIXP 文件[E]选项四]采样[]一处理[]二维处理[ 采样|一维处理|二维处理 Demo按钮 DO(ms) 1000 Sw(KHz 图3 WinMrIXP菜单栏 脉冲序列窗口。 请选择样本脒冲序列 脉冲序列图 的 形 FCodingSP1 D) 单脉冲双相位编码成像( H_COdings 自旋回波频率编码(s_ FCodingsEID) 像(s_GE8D) 反转恢复成像s_R2D) 图4脉冲序列对话
选择硬脉冲 FID 序列，在参数设置列表中将中心频率主值 SF1、偏移量 O1 和采样点数 TD 分别预设为：22、600.000 和 2048（如图 5）。 (注意： 此处数值为射频单元 NM2010 面板上所张贴数值，注意主频偏移量 O1 不能偏离所设数值 20KHz，否则无法自动寻找中心频率。) 若所填写数 值无误，但并未观察到 FID 信号，此时可适当改变 O1 值，直到出现 FID 信号为止。如若精细调节后仍无 FID 信号，则可能是硬件上的问题，此 时可将问题向老师反映。 Demo 按钮 图 3 WinMRIXP 菜单栏 图 4 脉冲序列对话
采样一维处理二维处理 Parameter Value 采样点TD T/2048 主频SF1 SFI(MHz) a 01) Ns偏移量o1 DS 图5 WinMRIXP参数设置界面 方法一: 1、点击63(见图7)进行单次采集,即可观测到FID信号。 2、单击s按钮(如图7)停止扫描,点击按钮(如图7),弹出一对话框, FFTID X Cancel 如图所示: S选择默认值,点击OK按钮,将FID信号进行傅里叶变换 傅里叶变换后窗口如下图所示
采样点ＴＤ 主频ＳＦ１ 偏移量Ｏ１ 图 5 WinMRIXP 参数设置界面 方法一： 1、点击 （见图 7）进行单次采集，即可观测到 FID 信号。 2、单击 按钮(如图 7)停止扫描，点击 按钮(如图 7)，弹出一对话框， 如图所示： S1 选择默认值，点击 OK 按钮，将 FID 信号进行傅里叶变换。 傅里叶变换后窗口如下图所示：
好中度 图6FID信号经FT后的频域信号形状 文件]选项[Q]采样[A]一维处理[P]二维处理[r 采拌|一维处理|二维处理 Paramete valueS按钮 FFT按钮 一维处理 stop按钮 图7 WinMRIXP菜单栏 3、点击一维处理(见图7)进入一维处理选项卡,界面如图8所示。 4、单击相应校正(见图8)按钮进入相位校正对话框,调节零级相位校正PCO 数值框中的值使谱线基部处在同一水平位置上,如图8所示,选择OK 确定
图 6 FID 信号经 FT 后的频域信号形状 Ｓtop 按钮 FFT按钮 ＧＳ按钮 一维处理 图 7 WinMRIXP 菜单栏 3、点击 （见图 7）进入一维处理选项卡，界面如图 8 所示。 4、单击 （见图 8）按钮进入相位校正对话框，调节零级相位校正 PC0 数值框中的值使谱线基部处在同一水平位置上，如图 8 所示，选择 OK 确定
归零按 相位校正对话 这01桌击此但调节相位 相位校正按钮 频域显示 调整按钮 设置中 心频率 恢复按钮 图8一维处理界面 5、选择基线归零工按钮(见图8),谱线基部会下拉到坐标零基线位置,如 图9所示。 4540%352015,1:6 5202533540 图9基线归零后的频谱图 6、使用频域显示调整州按钮(见图8),选择以谱峰为中心点的局部谱线 进行显示,具体方法将鼠标先后对称地点击谱峰中心左右两侧,如图10 所示。鼠标松开后,选择的局部谱线就会得到放大显示如图11所示。放 大后如若想回到原来状态,可点击恢复按钮 (见图8)
相 位校正 按 钮 相 位 校 正 对 话 框 点击此按钮调 节 相 位 OK 归零按 钮 频 域 显 示 调 整按钮 设置中 心频率 恢复按钮 图 8 一维处理界面 5、选择基线归零 按钮(见图 8)，谱线基部会下拉到坐标零基线位置，如 图 9 所示。 图 9 基线归零后的频谱图 6、使用频域显示调整 按钮（见图 8），选择以谱峰为中心点的局部谱线 进行显示，具体方法将鼠标先后对称地点击谱峰中心左右两侧，如图 10 所示。鼠标松开后，选择的局部谱线就会得到放大显示如图 11 所示。放 大后如若想回到原来状态，可点击恢复按钮 （见图 8）
图10局部谱线显示图 7、使用“-按钮(见图8),把谱线中心峰值处设置为中心频率,如图11 所示,设定后系统会出现一个对话框,确定后系统就会在下次采集时采 用设定的中心频率,即找到了系统的中心频率 Lc…n」_」 图11中心频率设置 再次选择单次采集工具。s(见图7),观看FID信号情况。重复以上步骤, 当FID信号如图12或13出现单调无振荡时,说明射频信号的中心频率 和磁场的中心频率近似一致,此时射频中心频率SF1(MHz)+O1(KHz) 的值即为磁场的拉莫尔频率
图 10 局部谱线显示图 7、使用 按钮(见图 8)，把谱线中心峰值处设置为中心频率，如图 11 所示，设定后系统会出现一个对话框，确定后系统就会在下次采集时采 用设定的中心频率，即找到了系统的中心频率。 图 11 中心频率设置 8、再次选择单次采集工具 (见图 7)，观看 FID 信号情况。重复以上步骤， 当 FID 信号如图 12 或 13 出现单调无振荡时，说明射频信号的中心频率 和磁场的中心频率近似一致，此时射频中心频率 SF1（MHz）＋O1（KHz） 的值即为磁场的拉莫尔频率
大的 图12共振状态 0长3 .saA点y 图13 方法二: 1、使用单次采集工具G(见图7)进行信号采集,如图14所示,该图表 明当前设置的频率和中心频率有一定差距
图 12 共振状态 图 13 方法二： 1、使用单次采集工具 （见图 7）进行信号采集，如图 14 所示，该图表 明当前设置的频率和中心频率有一定差距
图 2、调整射频频率,即増大或减少Ol值来寻找合适的射频频率,调整方向 为使信号变疏(即使频率差变小),具体调整方法介绍如下(SFI均为2) MIAAAA入 图15O1为586KHz时的FID信号 从图中可以数出1-3ms内的完整波个数为5个,所以FID信号的周期为 2/5=0.4ms,所以FID信号的频率为1/04ms=25KHz。记下此值,以25KHz 为基准增大或减小O1值
图 14 2、调整射频频率，即增大或减少 O1 值来寻找合适的射频频率，调整方向 为使信号变疏（即使频率差变小），具体调整方法介绍如下(SF1 均为 22)： 图 15 O1 为 586KHz 时的 FID 信号 从图中可以数出 1—3ms 内的完整波个数为 5 个，所以 FID 信号的周期为 2/5=0.4ms，所以 FID 信号的频率为 1/0.4ms=2.5KHz。记下此值，以 2.5KHz 为基准增大或减小 O1 值