磁共振谱仪
超导核磁共振波谱仪原理
超导核磁共振波谱仪原理超导核磁共振（NMR）波谱仪是一种利用核磁共振现象来研究物质结构和性质的仪器。
它通过测定样品中原子核在外加磁场作用下的共振吸收信号来研究样品的化学组成和分子结构。
超导NMR波谱仪是运用了超导技术的核磁共振仪器，其原理和构造与普通NMR波谱仪有许多相似之处，但是其灵敏度和分辨率都要高于普通NMR波谱仪。
超导NMR波谱仪的核磁共振现象的实现是基于量子力学中的磁共振原理。
在一个强磁场下，原子核会产生预cession，即核自旋矢量在磁场方向上回转，产生一个相对的旋转偏离。
放置在外磁场B0中的原子核的固有频率是由以下方程给出：ω = γB0，其中γ是所考察原子核的磁旋比。
如果加入一个由射频信号驱动的旋转磁场B1，则可以使固有频率与射频信号的频率相匹配，导致核磁共振现象的发生。
通过探测样品中吸收或发射的射频信号频率和强度，我们可以对样品的结构和物理属性进行分析。
与普通NMR波谱仪不同，超导NMR波谱仪采用的是超导线圈产生较强的外加磁场。
超导材料的低电阻性能和恒定的磁场稳定性可以保证产生的磁场保持较高强度而且稳定。
此外，超导电路可以耗费很小的电能损失，因此超导NMR波谱仪的能耗相比普通NMR波谱仪要更低。
由于超导NMR波谱仪的工作需要维持恒定高强度的磁场，因此这种仪器则需要很好的温度控制及高规格的冷却设备，使其能够运行在低温下（一般在4 K以下），以确保超导电路和超导磁体的性能稳定。
超导NMR波谱仪采用的探头和普通NMR波谱仪相似，主要包括磁体和无源电路、探头、采样系统和控制系统等。
磁体是超导NMR波谱仪的核心部件之一。
一般采用亚硅酸钡作为超导材料，超导线圈由锡包覆的铜导线构成。
超导磁体的设计需要很好的结构和材料性能，以保证超导磁体运行在较高的磁场和恒定低温下，保持磁场稳定性和线圈耐久性。
探头是超导NMR波谱仪的另一关键部件，也是核磁共振信号转换为检测信号的关键部件。
超导探头一般由放置于样品周围的线圈和直接压缩于样品上的射频线圈所组成。
核磁共振谱法的基本原理与操作指南
核磁共振谱法的基本原理与操作指南核磁共振谱法（NMR）作为一种重要的分析技术，在化学、物理、生物等领域得到了广泛的应用。
本文旨在介绍核磁共振谱法的基本原理和操作指南，帮助读者更好地了解和掌握这一技术。
一、核磁共振谱法的基本原理核磁共振谱法是基于磁共振现象的一种谱学技术。
磁共振现象是指当物质处于外加恒定磁场的作用下，由于核自旋与外磁场相互作用，导致核能级分裂的现象。
核磁共振谱法通过探测不同核自旋态之间的能量差，从而获得样品的结构信息。
在核磁共振谱法中，主要采用的核是有核磁矩的核素，如氢（1H）、碳（13C）等。
当这些核自旋受到外加磁场的作用时，其能级将发生分裂。
核的共振频率与外磁场的大小和核磁矩有关，通过调整外加恒定磁场，可以使得核的共振频率与射频信号的频率相匹配。
当样品处于核磁共振谱仪中时，谱仪会向样品施加一个特定频率的射频信号，通过测量样品对射频信号的吸收和释放，得到核磁共振谱图。
二、核磁共振谱法的操作指南1. 样品的准备在进行核磁共振谱测量前，首先要准备样品。
样品需要具有高纯度，并溶解在适当的溶剂中。
同时，还需要注意样品的浓度和体积，以确保信号的强度和稳定性。
2. 仪器的调节在将样品放入核磁共振谱仪中之前，需要对仪器进行一些调节。
首先是外加恒定磁场的调节，其大小和均匀性会对实验结果产生较大影响。
然后是射频信号的调节，通常需要选择适当的频率和脉冲幅度。
3. 脉冲序列的选择核磁共振谱测量中，常常使用脉冲序列来控制样品的激发和检测过程。
根据需要测量的核种类和所需信息的不同，选择不同的脉冲序列，如单脉冲、自旋回波、激发回波等。
4. 谱图的解读获得核磁共振谱图后，需要对其进行解读和分析。
首先是对共振峰的观察，每个峰对应着不同的核自旋态能级间的能量差。
峰的位置和强度可以提供关于样品结构和化学环境的信息。
其次是对峰的线型进行分析，可以得到样品的动力学信息。
5. 数据的处理核磁共振谱测量得到的数据通常需要进行一定的处理，以获得更准确的结果。
MRI谱仪中的数字解调及滤波方法研究
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磁共振谱仪指标
磁共振谱仪指标
磁共振谱仪是一种用于分析样品分子结构及其化学性质的仪器。
在研究中，磁共振谱仪的指标是非常重要的，因为它们可以决定谱仪的性能和可靠性。
以下是磁共振谱仪的指标：
1. 磁场强度：磁共振谱仪中使用的磁场强度需要足够强，以便对样品中的核进行有效的磁共振。
通常，高场强的磁共振谱仪可以提供更高的灵敏度和分辨率。
2. 磁场均匀性：磁场均匀性是指磁场在空间上的变化是否足够小。
磁场均匀性越好，谱图的分辨率越高，信噪比也越高。
3. 脉冲宽度：脉冲宽度是指在谱仪中通过样品所使用的脉冲宽度。
较短的脉冲宽度可以提供更高的信噪比和更好的分辨率。
4. 调谐电路的稳定性：调谐电路的稳定性对谱仪的性能和准确性起着重要作用。
稳定的调谐电路可以提供更好的信噪比和更好的频率精度。
5. 探头灵敏度：探头灵敏度是指探头对样品中核的响应能力。
探头灵敏度越高，磁共振信号的强度越高，信噪比也越高。
6. 数据采集速率：数据采集速率是指谱仪中的数字信号处理器的速度。
较高的数据采集速率可以提供更高的分辨率和更准确的数据分析。
总之，以上指标是评估磁共振谱仪性能的关键因素，科学家们在选择和使用磁共振谱仪时应该重视这些因素。
核磁共振波谱仪的原理
核磁共振波谱仪（Nuclear Magnetic Resonance Spectrometer，简称NMR）是一种用于研究核磁共振现象的仪器。
核磁共振波谱仪的工作原理涉及到核磁共振现象，这是一种基于原子核的磁性质的现象。
以下是核磁共振波谱仪的基本原理：
1. **磁共振现象：** 在外加磁场的作用下，原子核会表现出特定的磁性质。
当原子核受到外部磁场的作用时，其核自旋会在磁场方向上取向，分裂成不同能级。
这种取向的过程涉及到吸收或发射电磁辐射的能量，这就是核磁共振现象。
2. **射频脉冲：** 核磁共振波谱仪通过在样品中施加射频脉冲来激发样品中的原子核。
这个射频脉冲的频率通常与特定核的共振频率相匹配。
3. **共振频率测定：** 通过逐渐增加外部磁场的强度，使得样品中的原子核逐渐达到共振条件，从而测定原子核的共振频率。
4. **检测信号：** 在样品中的原子核共振时，它们会发出信号。
这个信号被检测器捕获，然后转化为核磁共振波谱。
5. **数据处理：** 捕获的信号经过处理，通过傅里叶变换等数学方法，将其转换为核磁共振谱图，其中包含了关于样品中不同原子核的信息。
核磁共振波谱仪广泛应用于化学、生物化学、医学等领域，用于分析化合物的结构、研究分子运动、探测生物体内的代谢过程等。
FD-CNMR-B型连续波核磁共振实验
FD-CNMR-B型连续波核磁共振实验FD-CNMR-B型连续波核磁共振实验仪简介一、概述磁矩是由许多原子核所具有的内部角动量或自旋引起的。
1933年，G·O·斯特恩（Stern）和I·艾斯特曼（Estermann）对核粒子的磁矩进行了第一次粗略测定。
美国哥伦比亚的I·I·拉比（Rabi）的实验室在这个领域的研究中获得了进展。
这些研究对核理论的发展起了很大的作用。
当受到强磁场加速的原子束加以一个已知频率的弱振荡磁场时原子核就要吸收某些频率的能量，同时跃迁到较高的磁场亚层中。
通过测定原子束在频率逐渐变化的磁场中的强度，就可测定原子核吸收频率的大小。
这种技术起初被应用于气体物质，后来通过斯坦福的F.布洛赫（Bloch）和哈佛大学的E·M·珀塞尔（Puccell）的工作扩大应用到液体和固体。
布洛赫小组第一次测定了水中质子的共振吸收，而珀塞尔小组第一次测定了固态链烷烃中质子的共振吸收，两人因此获得了1952年的诺贝尔物理学奖。
自从1946年进行这些研究以来，由于核磁共振的方法和技术可以深入物质内部而不破坏样品，并且具有迅速、准确、分辨率高等优点，所以得到迅速发展和广泛应用，现今已从物理学渗透到化学、生物、地质、医疗以及材料等学科，在科研和生产中发挥了巨大的作用。
我公司生产的FD-CNMR-B型核磁共振仪由实验主机、磁铁以及外购频率计、示波器等组成，它具有调节方便、信噪比高、教学效果直观等特点。
是大专院校优良的近代物理实验教学仪器。
二、仪器结构核磁共振实验仪主要有磁铁、实验主机以及外购示波器、频率计组成。
FD-CNMR-B型连续波核磁共振实验仪三、性能指标1．测量原子核氢核和氟核2．信噪比优于46dB（H）3．振荡频率范围17MHz－23MHz，连续可调4．磁铁磁极直径100mm，间隙20mm5．信号幅度 H>5V,F>300mV6．磁铁均匀度优于8ppm7．磁场调节调节范围160Gs(调场线圈)8．尾波个数大于15个连续波核磁共振实验详细资料【实验简介】核磁共振，是指具有磁矩的原子核在恒定磁场中由电磁波引起的共振跃迁现象。
600mhz核磁共振波谱仪功能原理
标题：600MHz核磁共振波谱仪功能原理解析一、核磁共振波谱仪的基本原理核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）是一种利用原子核在外加磁场和射频场的共同作用下发生共振吸收谱线的现象进行结构分析的方法。
600MHz核磁共振波谱仪是一种高性能的核磁共振仪器，其工作频率达到600MHz。
其基本原理包括磁共振原理、工作频率原理和谱线测定原理。
二、600MHz核磁共振波谱仪的功能分析1. 样品的制备和加载600MHz核磁共振波谱仪具有样品自动加载系统，能够快速、高效地加载样品，且可容纳多个样品同时测试。
在加载样品前，需要对样品进行制备处理，包括溶解、稀释和去除杂质等步骤。
2. 信号的产生和检测在600MHz核磁共振波谱仪中，通过外加强磁场和射频场的作用，样品中的核自旋将发生共振现象，并产生共振信号。
波谱仪内部的探测器会检测并转化这些共振信号为电信号，然后经过放大、滤波等处理，最终输出为NMR波谱图。
3. 谱线的分析和解释通过600MHz核磁共振波谱仪测得的NMR波谱图，可以通过不同核自旋的化学位移、耦合常数和弛豫时间等参数进行谱线的分析和解释，进而获得物质结构和性质的信息。
4. 数据的处理和解读600MHz核磁共振波谱仪配备了先进的数据采集和处理软件，能够实现对测得的波谱数据进行处理、分析和解读。
用户可以通过软件进行峰识别、积分峰面积、化学位移校准等操作，获得清晰、准确的数据结果。
三、600MHz核磁共振波谱仪的应用领域600MHz核磁共振波谱仪在化学、生物学、药物研发、材料科学等领域具有广泛的应用价值。
在有机化学中，可以用于分析化合物结构、判断立体构型和研究反应动力学；在生物医药领域，可用于蛋白质结构解析、药物相互作用的研究等；在材料科学中，可用于表征各类材料的结构和性质等。
四、600MHz核磁共振波谱仪的发展趋势随着科学技术的不断进步，600MHz核磁共振波谱仪正朝着高灵敏度、高分辨率、多维谱、上线反应监测等方向不断发展。
布鲁克 核磁共振光谱仪器介绍
布鲁克核磁共振光谱仪器介绍一、引言核磁共振光谱仪（Nuclear Magnetic Resonance Spectrometer, NMR）是一种通过研究物质中原子核的磁共振现象来获取物质结构和性质信息的仪器。
布鲁克公司是一家世界知名的科学技术公司，其核磁共振光谱仪在科研和工业界都有着广泛的应用。
本文将介绍布鲁克核磁共振光谱仪的基本原理、技术特点、应用领域及未来发展趋势。
二、基本原理核磁共振光谱仪利用原子核在外加磁场作用下的共振现象来获取原子核周围的电子环境信息。
当原子核在外加磁场中受到射频脉冲的作用后，会吸收或发出特定频率的辐射，从而产生共振信号。
根据原子核的不同化学环境，共振信号的频率和强度也会有所不同，通过分析这些共振信号可以得到样品的化学结构和性质信息。
三、技术特点1. 高灵敏度：布鲁克核磁共振光谱仪具有高灵敏度的特点，可以探测低浓度的样品，并且在高分辨率下获取共振信号，能够更精确地确定样品的结构和性质。
2. 多维谱学：布鲁克核磁共振光谱仪支持多维谱学实验，可以通过多种角度观察样品的共振信号，从而获取更全面的信息，提高样品分析的准确性。
3. 自动化控制：布鲁克核磁共振光谱仪具有自动化控制系统，可以进行多组样品的连续分析，提高实验效率，并且可以自动记录和处理数据，减少人为误差。
4. 多样化样品支持：布鲁克核磁共振光谱仪支持多种样品类型的分析，包括溶液样品、固体样品和生物样品等，广泛适用于化学、材料、生物等领域的研究。
四、应用领域布鲁克核磁共振光谱仪在科学研究和工业生产中有着广泛的应用。
主要包括以下几个方面：1. 化学研究：布鲁克核磁共振光谱仪可以用于分析有机化合物、无机化合物、配位化合物等，对化合物的结构和性质进行详细研究，为新材料的设计和合成提供重要依据。
2. 药物研发：在药物研发过程中，布鲁克核磁共振光谱仪可以用于分析药物的结构、纯度和稳定性，保证药物的质量和安全性。
3. 生物医学研究：布鲁克核磁共振光谱仪可以用于分析生物大分子如蛋白质、核酸等的结构和功能，对于生物医学领域的研究具有重要意义。
第5章核磁共振谱
T1 >T2
14
• 激发和弛豫：有一定的联系，但弛豫并不是激发的逆过程， 没有对应关系。
• 两种弛豫不等速： T1 >T2；根据测不准原理，弛豫的时间 越短状态能量的不确定性越大，由E＝h则的不确定 性越大，谱线越宽。
19
5.2.1 化学位移及自旋-自旋分裂
同一种原子核在固定的磁场中 均以相同的频率共振。
原子核真正感受到的磁场强度H
核周围的电子云密度
核外电子云受到磁场H0作用时，根据楞次定律，会产生感应磁场 Hˊ，其方向与H0相反，因而对原子核产生屏蔽效应(H0·σ)。
➢σ称为屏蔽常数。
➢其大小表示改变H0的能力。 ➢基团不同则σ值不同，因而出现
8
5.1 核磁共振波谱
5.1.1 核磁共振的基本原理 1. 原子核的磁矩和自旋角动量
原子核的自旋如同电流在线圈中运动一样会 产生磁矩μ，其大小与自旋角动量P、核的磁旋 比γ有关，而P又与自旋量子数I有关。
式中，h为普朗克常数；I可为整数或半整数。
9
产生核磁共振的首要条件：核自旋时要有磁矩产生，I≠0
• 第3次，瑞士科学家Ernst因对NMR波谱方法、傅 里叶变换、二维谱技术的杰出贡献，获1991年诺贝 尔化学奖。
7
• 第4次，瑞士核磁共振波谱学家库尔特·维特里希 Kurt Wüthrich，首次用多维NMR技术在测定溶液 中蛋白质结构的三维构象，获2002年诺贝尔化学奖。
• 第5次，美国科学家保罗·劳特布尔 Paul Lauterbur 于1973年发明在静磁场中使用梯度场，能够获得磁 共振信号的位置，从而可以得到物体的二维图像； 英国科学家彼得·曼斯菲尔德 Peter Mansfield进一步 发展了梯度场方法，并用数学方法精确描述了磁共 振信号，实现了磁共振成像；快速成像方法为医学 磁共振成像临床诊断打下了基础。他俩获2003年诺 贝尔医学奖。
现代仪器分析 第六章 核磁共振波谱法PPT课件
❖核磁共振波谱法：利用核磁共振波 谱进行结构（包括构型、构象）测定 、定性及定量的方法。
第一节 概 述
核：磁性质的原子核 磁：外加磁场 共振：吸收射频辐射产生核自旋能
级跃迁，产生NMR信号
研究的对象是处于强磁场中原子核对射频辐射的吸收
③
H0=0
E＝
h
2
H
0
m＝+1/2
I (I 1) I (I 1)
I＝1/2核的能级分裂
ω0 = 2πν0 = γH0 ν0 = γH0/ (2π)
h 0
E
h 2
H0
0
2
H0
第 三 节 核磁共振波谱仪
（一）主要组成及部件的功能
共振吸收法是利用原子核在磁场中，能级跃迁时核磁矩方 向改变而产生感应电流，来测定核磁共振信号。
结论：质量数和电荷数两者或其一为奇数时，才有非零的核自 旋量子数。
I = 0 时，P = 0，原子核无自旋现象 I≥ ½ 时，原子核有自旋现象
Ｉ＝1/2的原子核
11H ,
163C,
199F ,
175N ,
P 31
15
原子核可看作核电荷均匀分布的球体，并象陀螺一样自旋，有磁 矩产生，是核磁共振研究的主要对象，C，H也是有机化合物 的主要组成元素。
2、物理化学研究方面 可以研究氢键、分子内旋转及测定反应速率常数等。
第一节 概 述
3、在定量方面 可以测定某些药物的含量及纯度检查。
4、医疗与药理研究 由于核磁共振具有能深入物体内部，而不破坏样品的特点，因 而可进行活体研究，在生物化学药品方面也有广泛应用。如酶 活性、生物膜的分子结构、癌组织与正常组织鉴别、药物与受 体间的作用机制等。近年来，核磁共振成像仪，已用于人体疾 病的诊断。
核磁共振成像系统数字谱仪技术
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ｌ 引言
２ 工 作 原 理 ２１ 发 射 部 分 ．
ＭＲＩ 继计算机 断层 扫描 （ Ｔ） 是 Ｃ 以后， 医学上放射 领域 又 一次具有革命 性的科 学成果， 医生临床诊 断提 供又一个 为 有利 的工具 。它集合了计算机 、电子 、物理 、数学 、医学各 学科 知识， 而ＭＲＩ 谱仪技术 则是这一 系统关键，是 整个 系统
Ｖ Ｎ Ｏｔ２０ ｃ ０２
＿ 圈
维普资讯
图 １发 射 部 分
２２ 接 收 部 分 ．
块 通 过 欧 式 插 座 连 接 到 一 个 高 速 同步 总 线 上 。 见 图 ３ 在 总 （ ） 线 插 件 箱 上 面 ， 数 据 采 集 控 制 计 算 机 。 扫 描 过 程 中保 存 是 在
Ａ转换和 滤波输 出一个 最高频率 为１ＭＨｚ ６ 的射 频信号 。 为了
核磁共振波谱仪的主要部件及其作用
核磁共振波谱仪的主要部件及其作用核磁共振波谱仪是一种重要的科学仪器，用于分析和研究化学物质的结构和性质。
它由多个主要部件组成，每个部件都有特定的功能和作用。
以下是核磁共振波谱仪的主要部件及其作用：1. 磁体：磁体是核磁共振波谱仪的核心部件，它产生强大的恒定磁场。
磁场的强度和稳定性对仪器的性能和分辨率具有重要影响。
磁体通常采用超导磁体，能够产生高强度的恒定磁场。
2. 梯度线圈：梯度线圈是用来产生磁场梯度的部件。
它们被安置在磁体中，能够在不同方向上产生可控的线性磁场梯度。
梯度线圈的作用是用于空间编码，通过梯度磁场的变化来定位样品中不同区域的核磁共振信号。
3. 射频线圈：射频线圈是用于产生射频脉冲和接收核磁共振信号的部件。
它通常由线圈组成，被放置在样品周围。
射频线圈的作用是向样品中发送射频脉冲，激发样品中的核自旋，并接收核磁共振信号。
4. 控制和数据采集系统：控制和数据采集系统是核磁共振波谱仪的控制中枢，它包括计算机和相关软件。
控制和数据采集系统的作用是控制仪器的运行，生成和发送控制信号，同时采集和处理接收到的核磁共振信号，生成波谱图谱和相关数据。
5. 操作控制面板：操作控制面板是核磁共振波谱仪的用户界面，提供仪器的操作和参数设置。
通过操作控制面板，用户可以控制仪器的运行模式、设置实验参数、启动数据采集等。
6. 样品室：样品室是放置样品的区域，它通常是一个封闭的空间。
样品室的作用是保护样品免受外界干扰和环境影响，同时提供稳定的温度和湿度条件。
7. 液体氮系统：液体氮系统用于提供低温环境，保持样品和仪器的稳定性。
液体氮系统通常包括液氮罐、液氮自动补充装置和冷却装置。
它的作用是提供冷却介质，使磁体和样品室保持低温状态。
8. 梯度放大器：梯度放大器是用于放大和调节梯度线圈产生的信号的部件。
它的作用是调节梯度磁场的强度和方向，从而实现更精确的空间编码和图像重建。
9. 数据处理和分析软件：核磁共振波谱仪通常配备数据处理和分析软件，用于对采集到的核磁共振信号进行处理和分析。
磁共振成像谱仪梯度波形分析
磁共振成像谱仪梯度波形分析发表时间：2018-05-04T15:26:29.970Z 来源：《医师在线》2018年2月上第3期作者：王泉文[导读] 能够将问题的位置分析出来。
通过实验得知这类检测方式的精准性较强，检测速度较快，具备显著的应用效果。
河西学院，甘肃张掖 734000 摘要:在磁共振成像中，谱仪梯度属于其中的关键环节，通过将采集到的梯度波形进行分析，能够将波形的特点提取除开，进而确定硬件电路、脉冲序列编写是否存在问题。
本文主要以实验的方式展开分析，首先将实验原理与实验设计陈列出来，接着分析实验结果，展开讨论，最后总结了全文。
关键词:磁共振成像；谱仪梯度；波形特点前言:在磁共振成像系统中，谱仪属于十分重要的部件，直接关系着成像质量。
简单而言，谱仪的重要功能就是能够自动控制成像系统，科学进行脉冲序列排序，将射频信号发射出去，接收回波信号、处理回波信号。
通过使用DAQ-2005数据采集卡与LVIEW软件，能够对谱仪输出的梯度进行采集，依据采集到的波形数据进行分析，进而总结出波形的特点。
1 实验原理与实验流程（1）实验原理在DAQ-2005数据采集卡与LVIEW软件的基础上，本文主要设计了LVIEW软件的程序框图，完成3个方向的梯度采集、数字输出波形信号的采集。
其构造如下图1所示。
在软件中，主要分为硬件、软件两大板块，其中硬件为DAQ-2005数据采集卡，这类数据采集卡能够实现数据高效、精准的采集，同时具备较强的降噪功能。
软件主要分为虚拟控制版面、数据加载卡、采样通道选择、储存等，在完成了采样任务之后，系统能够对TDMS的波形数据进行格式转换，将通道数据保留起来，通道之外的数据及相关属性信息全部去除。
（图1为采集系统结构示意图）（2）实验流程将各个波形脉冲的变化点作为特征点，在数据处理过程中进行特征点提取，开展特征点对比工作，进而将梯度波形的故障位置、故障时间反映出来，判别硬件电路、脉冲序列的稳定性。
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永磁磁共振系统讲座第三讲 磁共振谱仪邹润垒包尚联邹润垒先生，MRI系统工程师；包尚联先生，教授、博士生导师，北京大学医学物理和工程北京市重点实验室主任，北京大学肿瘤物理诊疗技术研究中心主任。
一前言从第一讲中我们得知，MRI是继CT以后，医学放射领域又一次具有革命性的科学成果，它为医生和基础研究人员提供了又一个能够测量人体解剖、生理和心理信息的有效工具。
MRI主要由磁体、谱仪、计算机三大部分组成。
而MRI谱仪技术则是这一系统的另一关键部件。
MRI谱仪包括数字射频发射部分和数字射频接收部分。
其特点是接收到的射频信号经放大后直接进行高分辨高速A/D数字化转换。
其它处理如正交混频(正、余弦)、检波、滤波等都在高速信号处理器控制下由硬件用数字处理完成。
数字化信号在谱仪中处理信号的多少是衡量谱仪的一个重要指标，因为数字信号容易控制，又能减少干扰。
由于MRI要求有较高的数字分辨率和实时采集速度，其所用的内存数据都在16比特以上。
为了保证速度，所有的专门运算都由硬件完成。
二发射链和接收链谱仪在MRI系统中的作用是控制射频(RF)发射器和接收器的发射和接收RF信号，执行脉冲序列，产生MRI信号并采集图像数据。
谱仪可分为发射链和接收链。
发射链的作用是提供足够强度的共振激发B1场，向人体发送具有特定RF脉冲波形、脉宽、功率和重复周期的脉冲，这个脉冲波通过RF线圈，把能量耦合到样品的自旋核中去。
发射链包括频率合成器、正交调制器、衰减器、RF功放推动机、发射机、RF开关，最终到RF发射线圈。
具体说频率合成器是一个高度稳定的频率可调的标准信号源，可提供激发某层面的中心频率为ω0的RF信号。
调制器可输出一定的带宽对应一定层厚的RF信号(ω0±Δω)。
RF信号中心频率ω0和带宽Δω满足要求后，逐级放大，最后经末级功放(发射机)放大到足够功率后，匹配耦合馈入RF发射线圈，产生B1场脉冲(90º或180º或任意θ角)。
接收链的作用是接收MR信号，并把它数字化后送入计算机处理。
接收链包括RF接收线圈、RF 低噪声前置放大器、RF放大器、衰减器、正交解调器(也叫正交相敏检波器)，低通滤波器、音频放大器和模数转换器等。
具体说，RF场B1激发之后，磁化强度M⊥在RF线圈中感应出MR信号调制的RF回波信号(其频率为拉莫频率ω0)，这信号并载有空间编码信息。
由于接收到的信号只有微伏量级，要把RF线圈的MR信号数字化，首先要对信号进行放大。
在信号接收链中，首先使用的低噪声前置放大器，它能使微弱的MR信号在放大过程免受噪声的污染，也保证了MR信号在到达主放大器之前在传输线中免受损耗地远距离传输。
经RF低噪声前置放大器放大十几倍后引出磁体室，然后再经一个RF放大器放大和一个衰减器调整动态范围后，经分功器分为两路，在相敏检波器(两路)中经正交解调(减掉w0即抑制掉载频ω0)后得到音频MR信号，之后经低频放大器放大以推动模数转换器数字化MR信号。
但是目前的趋势是在前置放大器之后马上实现数字化，其后的工作都是在数字化情况下实现，这样可以减少噪声，提高整个系统工作期间的抗干扰能力。
由于接收的信号只有微瓦量级，而发射信号在kW量级，之间差109，所以发射和接收通道之间的隔离十分重要。
在信号接收期间，要可靠地切断发射机，以免来自发射通道的噪声和干扰进入接收通道，降低信噪比。
在发射期间，接收器被封锁不工作，以免RF功率进入RF低噪声前放，损坏前放。
三谱仪系统实例图1是一个实际的MR系统的射频谱仪系统的信号传输通道示意图。
射频信号从射频发生器(Exciter)产生，输入到射频功率放大器(RF Power Amp)，然后经过导线，传输到发射线圈(Tx Coil)，这是谱仪的发射链；发射线圈发出的射频信号与人体内的氢质子产生共振，然后发出包含人体信息的射频信号，这个信号由接收线圈(Receiver Coil)接收，经过接收前置放大器(Pre-Amp)，然后到信号接收器(Receiver)，信号接收器得到的信号再经过处理，图像重建，于是得到扫描图像。
四谱仪各部分详述1. RF发生器RF功率是由RF信号源提供的RF振荡经逐级放大，再经功率放大得到的。
对RF信号源来说，它不需要外在激励信号，却能维持并提供稳定的输出信号。
这就决定了它必须是某种形式的自激振荡器。
振荡器的作用是把直流电源能量变换成交变波形的能量，它必须包含由L 、C 电抗元件组成的储能回路、控制能量补充的反馈控制网络、直流电源及换能器件三部分。
衡量RF 发生器好坏的指标主要是振荡频率稳定度，它是指在一定时间间隔内，频率相对变化的最大值，以δ表示δ＝时间间隔/f f -f 0max0 (1)f0是标称频率，f 是实际频率，| f －f 0|max 是某一期间内最大频率偏移。
频率稳定度又可分为长期频率稳定度、短期频率稳定度和瞬间频率稳定度(瞬稳)三种指标。
长稳是指一天以上，乃至1个月、1年的最大相对偏差，主要用于频率标准和计时标准。
短稳是指一天以内或1小时、1分钟的最大相对偏差，或称“频率漂移”，一般用于评价测量仪器。
瞬稳是指秒内或毫秒内频移。
通常称“相位抖动”或“相位噪声”，是设计者使用的物理参数。
短期稳定度主要与温度、电源电压、电路参数不稳定有关。
长期稳定度主要取决于有源器件、电路元件和石英晶体等老化特征。
至于瞬间稳定度主要是由于频率源内部噪声引起的频率起伏。
好的频率发生器具有很好的频率稳定度，但是，频率稳定度对外界环境的影响也十分敏感，这也是MRI 对环境要求很苛刻的原因之一，针对引起频率变化的原因可采取措施提高振荡器频率稳定度。
比如，减少温度变化对振荡频率的影响，稳定电源电压，减小负载变化，尽量避免机械振动、湿度和大气压力对频率的影响，消除磁场感应对频率的影响等等。
图2所示为MRI 系统实际所用的一块电路板，它包括一块RF 发生器以及四块RF 信号接收器。
2. RF 功率放大器MRI 用的RF 功率放大器，频率f 0一般落在1兆赫(B=235Gs)到几百兆赫(10T)范围，通频带宽度从几千赫到几百千赫不等。
RF 发射机通常从RF 信号源(振荡器)开始逐级放大，末级输出几千瓦到十几千瓦。
各级放大器所用器件无外乎晶体管、场效应管、集成电路、末级也可用电子管。
1瓦以下有集成器件，几十瓦以下可用晶体管功放，末级用功率合成(或用电子管)。
按通频带分为窄带发射机和宽带发射机。
窄带发射机的输出级是谐振回路，宽带则不是。
宽带发射机很贵。
功率在百瓦之下，窄带发射机功率可以很高，现在大部分窄带发射机的前级、即小功率上可以做成宽带，更换频率时只改后面几级或末级。
在人体成像中使用大发射线圈时经常需要短90º脉冲和短180º脉冲，所需要的峰值功率典型的在几千瓦。
一般其输出阻抗设计为50Ω，这样线圈可得到最大功率。
RF 功放的线性非常重要。
比如sinc 函数形状的脉冲，其主叶对应高功率放大，其副叶对应低功率放大，如果放大器非线性，主叶副叶不按比例放大，那得到的激发频谱就偏离了所预期的结果。
其后果可想而知。
图3为一种MRI 系统中的RF 功率放大器。
3. RF 线圈和发射机的匹配在RF 脉冲发射时，必须保证RF 功率进入RF 线圈。
RF 线圈就是发射机的负载。
发射机输出级有一阻抗匹配网络，一般大功率系统都匹配到50Ω电缆。
要求RF 线圈谐振电路与50Ω电缆匹配，才能有效地把RF 功率耦合进LC 谐振回路。
从前面讨论可知，并联谐振时阻抗很大，接近无穷大，输入电流接近为0，因此并联谐振不能有效地吸收功率。
串联谐振的阻抗很小，r<<Zc ，电压也接近为0，也不能有效地接收功率。
可以想象，把串并联组合起来有可能把谐振电阻折合到50Ω。
在串、并联组合时，要用尽可能少的元件(工程上要求经济最佳)。
有两种流行的容性匹配机制，Z c (50Ω)可看作功率源的内阻，把线圈电阻r 匹配到源阻抗Z c 上。
如图4所示。
图4中a 表示在串联LC 1r 谐振回路两端并联一个匹配电容C 2；b 表示在并联LC 1r 谐振回路中串联一个匹配电容C 2。
把a 和b 等效为c ，源电压E ，源电阻Z c 不变，匹配过程就是转换由L 、C 1、 r 、C 2构成的网络在谐振频率LC 1=ω的输入阻抗R L =Zc 。
对于图4中a 所示网络，阻抗匹配条件和谐 振频率近似由下式给出Z c ≈)C r(12ϖω2=)C 1C 1(L 121+ (2) 对于b 所示网络，阻抗匹配条件和谐振频率近似为Z c ≌r(1+21C C )2 ω2≈)C L(C 121+ (3)调节C 2可以调匹配，C 2比C 1小几倍。
另外，当调匹配时，LC 回路可能会失谐，这时应当微调C 1以恢复谐振。
总之，C 1、C 2要反复调，最后谐振、匹配都满足。
当匹配耦合时，从发射机经A 点到RF 线圈是行波，RF 功率不断进入RF 线圈，补充回路损耗以维持B 1场。
这个调节匹配的过程叫做RF 线圈的调谐(Tuning)。
4. RF 线圈和接收器前放的连接接收线圈接收到的MR 信号是微伏量级的信号。
经不起外来干扰和长电缆的衰减。
经低噪声前置放大器放大后就可以用场电缆引出磁体室。
由后续电路进一步处理。
从RF 线圈到前放的连接，主要不是考虑最佳功率传输，而是最佳噪声特性。
理想的前置放大器是只放大信号和信号源噪声而本身不带进额外噪声。
一个前置放大器的最关键特征是它的噪声指数N F (Noise Figure)，它表示前置放大器加了多少额外的噪声到源阻抗产生的噪声上。
把信号和噪声一起送到放大器，信号和噪声一起放大，放大器本身还有噪声加进去，所以其输出端信噪比比输入端信噪比小一些。
噪声指数N F 定义为：N F =输出端信噪比输入端信噪比=noso ni si /P P /P P >1 (4) P si 和P so 、P ni 和P no 分别代表输入和输出的信号功率、噪声功率。
用分贝(dB)表示N f (dB)=10log noso ni si /P P /P P >0 (5) 它表示信号通过放大器后，信噪比变坏的程度。
如果放大器是理想的无噪声的线性网络，那么，其输入端的信号与噪声得到同样的放大，即输出端信噪比与输入端信噪比相同，N F =1或N F (dB)=0分贝。
理想无噪声放大器是不存在的，总是有N F >1、N F (dB)>0。
前放中只含有一支晶体管，不追求放大倍数(十几倍即可)，只追求低的N F 。
晶体管本身必须是低噪声的，同时晶体管的N F 是信号源阻抗的函数。
存在一个最佳源阻抗(R opt )，当信号源内阻等于最佳源阻抗(R opt )时，晶体管的噪声指数最小。