【创意版】梯度匀场原理

梯度匀场布鲁克中国核磁用户会二零零三年九月二十四至二十九赵培栋Clemens

Anklin梯度匀场匀场及梯度匀场的根本原理梯度匀场使用的软件梯度匀场的方法

A:1D

1HB:

3D

1HC:

RCBD:

1D

2H21.匀场及梯度匀场的根本原理匀场就是在样品区域增加或减少匀场线圈中的 电流以补偿外磁场的不均匀性的方法.要求匀场系统创造一‘补偿场‘,此‘补偿场‘应:与外磁场的不均匀性强度一样但符号相反.31.匀场及梯度匀场的根本原理一个需要调整Z1和Z2以补偿外磁场不均匀性的例子ZDBoZDBShimDB0Z2ZZZ1调整前的磁场4匀场线圈产生的补偿场调整后的磁场Z进动频率(Larmor)w正比与gi

B0假设B0=11.7T那么w1H=500

MHz在旋转坐标系(w)磁化矢量静止不动zB0uvzxy1.同匀性均场匀及磁梯场度匀场的根本原理5在旋转坐标系中,假设梯度场强为20

G/cm线圈的有效长度是1

cm.

1Gauss相当于4258

Hz氢的频率.处于z=+0.5

cm的原子核就会以0.5*20*4258=42580

Hz的速度旋转,而在z=0的原子那么静止不动.zB0v+++u++00.250.5-0.25-0.5021290-

21290-

42580wz(Hz)42580zGzzxyz

(cm)1施.匀加一场一个及Z梯方度向匀的梯场度的场根本原理由各点频率与位置的关系推出相位与位置的关系61.匀场及梯度匀场的根本原理由各点频率与位置的关系推出相位与位置的关系7由于在不均匀磁场中在旋转坐标系中有1.匀场及梯度匀场的根本原理TEd15FID:8echo1H,

2HZ-梯度pl1,

p0根本参数:激发脉冲:回波时间:梯度强度:p0,

pl1d15在GRDPROG定义梯度回波傅立叶转换幅度计算转换1.匀场及梯度匀场的根本原理91.匀场及梯度匀场的根本原理10梯度匀场必须:知道各匀场线圈产生的补偿场与样品区内沿Z-轴 各点的关系.样品区内沿Z-轴各点的不均匀性的特征.1.匀场及梯度匀场的根本原理由下面两组实验之差可推出.TE回波1H,2HZ-梯度

D15=5mpl1,

p0TE回波1H,2HZ-梯度

D15=20mpl1,

p0梯度脉宽t梯度脉宽2t梯度脉宽t梯度脉宽2t由于在TE时间内,BG(z)=0111.匀场及梯度匀场的根本原理由下面两组实验之差可推出.TE回波1H,2HZ-梯度

D15=5mpl1,

p0TE回波1H,2HZ-梯度

D15=20mpl1,

p0012DB

内(z):磁场的不均匀性引起沿Z-轴某位置的磁场变化.0DB

匀(z):改变匀场电流引起沿Z-轴某位置的磁场变1.匀场及梯度匀场的根本原理0

0DB

内(z)<<B

匀时:上述实验可得到沿Z-轴各点匀场改变时的相位变化=>Field

MapDB0匀(z)为零时：上述实验可得到沿Z-轴各点由于场不均匀性引起相位变化.131.匀场及梯度匀场的根本原理两者差14DB

内(z)<<B

匀时:0

0梯度场(匀场线圈)引起的相位演化黑线:未加梯度场前的频率轮廓图红线:z1-shim+5000

units1.匀场及梯度匀场的根本原理梯度场(匀场线圈)引起的相位演化黑线:未加梯度场前的频率轮廓图红线:z2-shim+5000

units两者差151.匀场及梯度匀场的根本原理161.匀场及梯度匀场的根本原理样品中心零相位点相位变化线圈长度(RF)17Z-轴0DB

匀(z)为零时：由场的不均匀性引起的相位演化2.梯度匀场使用的软件梯度匀场界面Tcl/Tk

scripts脉冲程序:imgegs1d,

imgegs1d2h,

imgegs3d,

imrcbgegs3dAu-程序:au_zgonly,

writeshimZ,

rampXY,

zg_2Hoffon参数组:gradshim1d1h,

gradshim1d2h,

gradshimdata,gradshimrcb3d182.梯度匀场使用的软件梯度匀场主窗口打入命令:gradshim192.梯度匀场使用的软件匀场场图窗口202.梯度匀场使用的软件匀场组合设置窗口212.梯度匀场使用的软件梯度匀场重复设置222.梯度匀场使用的软件梯度匀场自动控制窗口232.梯度匀场使用的软件软件使用建议:匀场场图数据应放在目录./data/gradshim/nmr…匀场数据可放在用户目录下在不同的操作系统中,gradshim处在不同的目录下.24梯度匀场的一般要求:梯度匀场是一种核磁共振成像方法故成像的好坏 直接影响匀场的质量.要求单一的核磁共振信号.测量在共振的信号(O1放置在共振信号中央)253.梯度匀场的方法‘单一共振信号’:一个非常强的信号,如H2O氘代溶剂的氘信号使用选择激发某一核磁共振信号.263.梯度匀场的方法3.梯度匀场的方法布鲁克提供的方法:1D1H

–一维氢梯度匀场要求较强的单一氢核磁共振信号及Z梯度探头3D1H–三维氢梯度匀场要求较强的单一氢核磁共振信号及XYZ梯度探头和梯度功放3D-RCB–使用RCB的三维氢梯度匀场要求较强的单一氢核磁共振信号,RCB

or

2H_TX/RCB控制板(只需Z梯度探头)1D2H–一维氘梯度匀场要求较强的单一氘核磁共振信号,2H_TX控制板27氢或氘梯度回波实验TE1D1H283.梯度匀场的方法A:1D

1H标准参数组gradshim1d1h脉冲程序imgegs1d方法选取“最好〞重复程序lowz

14

pointsmidz4

20

pointsmidz4

20

pointshighz

24

points3.梯度匀场的方法A:1D

1H291D1H梯度匀场的参数调整及本卷须知:参数调整调整p0和rg以得到最正确信号(cryoprobes!)当使用非5mm样品管时,参数swh和梯度场强度需要调整本卷须知:FID的剪切(RG太大)(clipping)低的信噪比梯度脉冲工作状况偏置频率(O1)3.梯度匀场的方法A:1D

1H30FID的剪切(RG太大)

(clipping)3.梯度匀场的方法A:1D

1H31低的信噪比3.梯度匀场的方法A:1D

1H32未施加梯度脉冲3.梯度匀场的方法A:1D

1H33不正确的O13.梯度匀场的方法A:1D

1H34任何比右图差的匀场场图都会导致不理想的匀场效果3.梯度匀场的方法A:1D

1H353D氢梯度回波实验TE3D1H363.梯度匀场的方法B:3D1HFID的剪切(RG太大)#528回波3.梯度匀场的方法B:3D1H4142梯度脉冲工作状况X梯度坏3.梯度匀场的方法B:3D1H43梯度脉冲工作状况Y梯度坏3.梯度匀场的方法B:3D1H3D氢RCB梯度回波实验TEX%Y%Z%(3.1)(0)(-6.7)(0)F1pl116dBTIMESmsecLOOPSd113m

30md1

p0

d2750m 2u

2u

2m

d152u

5m 250u

0.5u

d37

1u

3.3m400md1130m50m10m2u

d21

0.5u

1u

rde1

aq

3m

5mrcyc=2;1lo

to

2

times

l1

;1024RCB

3D3.梯度匀场的方法C:RCB

3D44标准参数组gradshimrcb3d脉冲序列imrcbgegs3dAU程序rampXY方法选取“最正确〞重复程序deflt5step(从零开场的匀场)deflt2step(一般三维匀场)3.梯度匀场的方法C:RCB

3D45仪器硬件要求Z-梯度探头梯度功放(GAB等)2H_TX/RCB控制板(Realtime

Control

Board)将Z0线与2H_TX/RCB的Int

A端口连接3.梯度匀场的方法C:RCB

3D463DRCB梯度匀场的参数调整及本卷须知:参数调整调整p0和rg以得到最正确信号(cryoprobes!)使用非5mm样品管,参数swh和梯度场强度需要调整调整TE1(D15)以在XY方向得到较大图像本卷须知:FID的剪切(RG太大)(clipping)低的信噪比梯度脉冲工作状况偏置频率(O1)与3D1H相同}3.梯度匀场的方法C:RCB

3D47依据匀场系统调整Factor系数(XWIN-NMR3.1)AU程序RampXY自动调整](void)sscanf(line,"%s

%d",shim,

&value);if

(0

==

strcmp(shim,

"XYZ3"))

boss=28;if

(0

==

strcmp(shim,

"XYZ5"))

boss=34;}}while(

0

!=

strcmp(shim,"LOCKPHASE")

);fact=2.0;if

((boss==28)

||

(boss==34))fact

=

0.45;STOREPAR("CNST

30",fact);/*

Read

current

value

of

X

and

Y

shim

*/3.梯度匀场的方法C:RCB

3D48调整TE1(D15)以在XY方向得到较大图像d15=5msec太小3.梯度匀场的方法C:RCB

3D49调整TE1(D15)以在XY方向得到较大图像d15=25msec适宜3.梯度匀场的方法C:RCB

3D501D2H氢或氘梯度回波实验3.梯度匀场的方法D:1D2H51标准参数组gradshim1d2h脉冲序列imgegs1d2h方法选取“最正确〞重复程序lowz

14

pointsmidz4

24

points3.梯度匀场的方法D:1D2H52仪器硬件要求2H_TX控制板梯度功放(GAB等)具体的通道连接取决于仪器的配置将Z0线与2H_TX/RCB的Int

A端口连接3.梯度匀场的方法D:1D2H531D2H梯度匀场的参数调整及本卷须知:参数调整调整d1,ns,p0,plx,rg以达最正确信号.使用非5mm样品管,参数swh和梯度场强度需要调整本卷须知:FID的剪切(RG太大)(clipping)低的信噪比梯度脉冲工作状况偏置频率(O1)3.梯度匀场的方法D:1D2H54为何需调整如此多的参数?标准参数无法适应较大的环境改变.氘核的迟豫时间较长如Acetone-d6(4.6s)和CDCl3(1.4s)溶剂中氘浓度变化较大如Acetone-d6和CDCl3给出不同的信号强度.氘核灵敏度较低.较低的回磁比3.梯度匀场的方法D:1D2H55参数的改进方法一D1

=

2sec

(instead

of

5)NS

=

8DS

=

2P0

>

60

degrees

(typical

60

–

100

usec)pl1

=

high

(-6

dB

for

2H_TX,

+6

for

Lockswitch)实验时间30

s.3.梯度匀场的方法D:1D2H56重复(D1)/脉冲角