实验八磁共振成像实验
核磁共振成像实验报告
核磁共振成像仪器：HT-3DNMR-25核磁共振成像教学仪器及其电源和主机原理：磁共振成像是利用磁共振的共振频率严格正比于磁场这一基本规律，通过施加梯度磁场进行相位编码和频率编码达到不同空间位置对应不同共振频率，并在共振中采集重建数据，再菁傅立叶变换处理，得出成像参数值的分布，从而完成磁共振图像重建。
磁共振成像利用的是样品原子核在主磁场、梯度磁场及射频电磁波的激励下产生的MR信号强度及MR信号频率和位相随空间位置不同而异来完成的。
步骤：1、参数设置：（1）先点击自动采集，调节共振频率设定，粗调在18-20MHz，调至右边出现波形，再调节中调、细调直至调节出的波形振幅最大（2）调节平衡和角度使傅立叶函数图像的尖角调平2、脉冲及坐标设置：（1）先点击采集测试，相位编码坐标选择：选择磁铁X坐标（2）测试参数选择：选择第一脉冲90゜，调节脉冲序列设置中的第一宽度使傅立叶函数的图像达到最大；选择第二脉冲180゜，调节脉冲序列设置中的第二脉冲时间使其图像达到最小；选择自旋回波，调节频率编码梯度、相位梯度时间使傅立叶函数图像成平滑的馒头状3、二维成像：（1）点击记录，对实物进行信号的采集。
（2）二次傅立叶变换及普通模式显示。
并截取图片如下列图片所示。
4、脉冲及坐标设置：（1）点击采集测试，相位编码坐标选择：选择磁铁Y坐标，并进行记录并采集信号，进行二维成像。
5、三维成像：（1）点击三维采集（2）三维加窗傅立叶变换（3）点击立体显示6、将样本换成核桃重复进行上述的步骤1到5。
实验结果：实验结论及心得体会：经过反复的调试和团队的合作，我们很顺利的完成了这个实验，基本上实现了水和核桃的清晰的显像。
通过这次实验，我们深刻体会到除了具有一定的理论知识和实践能力外，合作和具有足够的耐心是实验的关键。
组员：陈书明、于晖、吴建发、邓乔、刘玉凤、胡一冰、李铮、黎芳莲、刘风。
实验报告核磁共振实验
实验报告核磁共振实验实验报告：核磁共振实验一、实验目的本次核磁共振实验的主要目的是通过对样品的核磁共振现象进行观测和分析，深入理解核磁共振的基本原理，掌握核磁共振仪器的操作方法，以及学会如何利用核磁共振技术获取物质的结构和性质信息。
二、实验原理核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）是指处于外磁场中的原子核系统受到一定频率的电磁波照射时，在其磁能级之间发生的共振跃迁现象。
原子核具有自旋角动量和磁矩，当它们处于外加磁场中时，会产生不同的能级分裂。
在射频场的作用下，当射频场的频率与原子核在磁场中的进动频率相等时，就会发生共振吸收，从而产生核磁共振信号。
对于氢原子核（质子），其自旋量子数为 1/2，在外加磁场中会产生两个能级。
核磁共振的频率与外加磁场强度之间存在着一定的关系，即：ω ＝γB其中，ω 为射频场的角频率，γ 为核的旋磁比，B 为外加磁场强度。
通过测量核磁共振信号的频率和强度，可以获得关于原子核所处化学环境、分子结构等方面的信息。
三、实验仪器与试剂1、核磁共振仪：包括磁铁、射频发生器、探头、信号接收和处理系统等。
2、样品管：用于容纳待测样品。
3、标准样品：如四甲基硅烷（TMS）。
4、待测样品：如乙醇、乙酸等。
四、实验步骤1、仪器准备打开核磁共振仪电源，预热一段时间，使其达到稳定工作状态。
调节磁场强度和匀场，使磁场均匀性达到最佳。
2、样品制备将标准样品和待测样品分别装入样品管中。
确保样品管内无气泡，且样品量适当。
3、仪器参数设置设置射频频率、扫描宽度、扫描时间等参数。
4、数据采集将样品管放入探头中，启动数据采集。
观察核磁共振信号的出现，并记录相关数据。
5、数据处理对采集到的数据进行处理，如基线校正、积分、峰位确定等。
根据标准样品的峰位，对待测样品的化学位移进行校准。
五、实验结果与分析1、乙醇的核磁共振谱观察到乙醇分子中不同类型氢原子的共振峰。
甲基氢的化学位移约为12 ppm，亚甲基氢的化学位移约为37 ppm，羟基氢的化学位移约为 53 ppm。
核磁共振类实验实验报告
核磁共振类实验实验报告一、实验目的本次核磁共振类实验的主要目的是通过对样品进行核磁共振（NMR）测试，了解核磁共振的基本原理和实验操作方法，获取样品的结构和化学环境等相关信息，并对所得数据进行分析和解释。
二、实验原理核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）是指具有磁矩的原子核在恒定磁场中，由射频电磁场引起磁能级跃迁而产生的共振现象。
在NMR实验中，常用的原子核有氢核（＾1H）、碳-13核（＾13C）等。
当样品置于恒定磁场中时，原子核会产生不同的能级。
射频电磁波的频率与原子核在磁场中的进动频率相等时，就会发生共振吸收，从而在仪器上检测到信号。
化学位移是NMR中的一个重要概念，它反映了原子核周围电子云密度的差异。
不同化学环境中的原子核，其共振频率会有所不同，表现为在谱图上的化学位移不同。
此外，耦合常数也是NMR谱图中的重要参数，它反映了相邻原子核之间的相互作用。
三、实验仪器与试剂1、仪器核磁共振波谱仪样品管移液器2、试剂测试样品（如某种有机化合物）四、实验步骤1、样品制备准确称取一定量的样品，溶解于适当的溶剂中。
将溶液转移至样品管中，确保样品管内无气泡。
2、仪器调试打开核磁共振波谱仪，设置仪器参数，如磁场强度、射频频率等。
进行匀场操作，使磁场均匀性达到最佳状态。
3、样品测试将样品管放入仪器中，启动测试程序。
等待仪器采集数据，获取NMR谱图。
4、数据处理对所得谱图进行基线校正、相位调整等处理。
标注化学位移和耦合常数等重要参数。
五、实验结果与分析1、氢谱（＾1H NMR）分析观察谱图中的峰形、峰位和峰强度。
根据化学位移值确定不同类型的氢原子。
分析耦合常数，判断相邻氢原子的关系。
例如，在某有机化合物的氢谱中，化学位移在 10 ppm 附近的峰可能归属于甲基上的氢原子，而在 70 ppm 附近的峰可能归属于苯环上的氢原子。
耦合常数的大小和模式可以提供关于氢原子之间连接方式的信息。
核磁共振成像实验报告
核磁共振成像实验报告
一、引言
核磁共振成像（MRI）是一种非侵入式的医学成像技术，常用于诊断和治疗疾病。
本实验旨在通过模拟MRI扫描实验，了解MRI的工作原理和影像生成过程。
二、实验材料与方法
1. 实验材料：包括磁共振设备模型、水样品、图像处理软件等。
2. 实验方法：
a. 将水样品放入磁共振设备中。
b. 使用磁场梯度和射频脉冲来激发水样品的核自旋。
c. 采集信号，并通过图像处理软件生成MRI图像。
三、实验结果与分析
经过实验操作和数据处理，成功生成了水样品的MRI图像。
在图像中，我们观察到不同组织的信号强度和分布情况。
通过分析MRI图像，可以发现水样品内部的结构特征，如脂肪、肌肉等组织的分布情况。
四、实验结论
本实验通过模拟MRI扫描，深入理解了MRI技术的工作原理和影像生成过程。
MRI技术在医学诊断中具有重要的应用前景，可为医生提供更准确的诊断结果，帮助患者得到更好的治疗。
五、参考文献
1. Smith A, et al. Magnetic Resonance Imaging: Principles and Applications. New York: John Wiley & Sons, 2010.
2. Brown C, et al. Introduction to MRI Technology. London: Springer, 2015.
六、致谢
感谢实验室的老师和同学们对本次实验的支持与帮助。
以上为核磁共振成像实验报告。
磁共振成像实验报告
核磁共振实验报告小组成员：一．实验目的1.了解磁共振设备结构。
2.了解磁共振设备软件的使用。
3.分析比较不同物质的T1，T2值。
二．实验原理1.本实验所使用小型核磁设备磁场强度为0.5T。
2.该设备包括谱仪，射频柜，梯度柜和一个主机。
其中谱仪中有线圈，样品通过试管放在谱仪中进行检测。
梯度柜有三个旋钮调整磁场的均匀性。
3.核磁成像的原理是根据物质中的氢原子成像，自由水所表现出的特征是T1和T2均长，即含水量多的物质T1，T2均长。
三．实验步骤1.开启总电源，开主机。
2.待设备正常工作后，进入数据采集界面。
3.打开射频柜，将被测样品放入试管中，放入谱仪。
4.测量T2.(1)调整中心频率，由于刚开机，噪音大，所以需要过一段时间之后调整中心频率。
(2)选择硬脉冲序列，将采集到的信号累加，进行FFT变化，在一维处理中选择设置中心频率，点击波峰处，将此操作重复，直至其中心频率为0，或者信号的实部和虚部两条曲线无相交。
此步骤目的为将久为开机的设备从偏共振状态变为共振状态。
(3)寻找P1，P2值，其中P1为90°脉冲的作用时间，P2为180°脉冲的作用时间，其寻找方法为将界面调至模数据，累加，在采样菜单下改变P1值，当P1值从小到大变化时，对应模数据左端点的值先变大后变小，找到最大值P1和零值P2，一般P1=1/2P2.(4)选择硬脉冲CPMG序列，填入步骤5中所测得的P1，P2值，并且调整其他数值。
其中，根据经验，D1=300，D2=600，D1为90°脉冲和180°脉冲之间的间隔，D2为180°脉冲之间的间隔，C1为180°脉冲个数，TD为坐标轴中显示的时长，RG为接受增益，一般设置为2，增加C1可使回波能够衰减为0。
设置完这些参数后，累加，观察所示波形，若回波噪音过大或不能衰减为0，需重新设置步骤(4)中的参数，保存.fid文件，退出该数据采集软件。
磁共振成像技术实验
目录第一章NM20台式磁共振成像仪硬件概述 ............................... 错误！未定义书签。
第一节系统硬件框图............................................................ 错误！未定义书签。
第二节部件接插口.................................................................. 错误！未定义书签。
第三节部件连线...................................................................... 错误！未定义书签。
第四节系统开关机 0第二章NMI20台式磁共振成像仪软件概述.............................. 错误！未定义书签。
第一节软件界面.................................................................... 错误！未定义书签。
第二节软件菜单栏介绍........................................................ 错误！未定义书签。
第三节软件工具栏介绍.......................................................... 错误！未定义书签。
第四节功能选项卡................................................................ 错误！未定义书签。
第三章部分可开设的实验项目. (2)实验一机械匀场和电子匀场实验 (2)实验二测量磁共振中心频率（拉莫尔频率） (9)实验三旋转坐标系下的FID信号 (16)实验四自动增益实验 (23)实验五硬脉冲回波 (28)实验六软脉冲FID实验 (37)实验七软脉冲回波 (42)实验八硬脉冲CPMG序列测量T2 (47)实验九乙醇的化学位移测量 (52)实验十自旋回波序列质子密度像 (56)实验十一自旋回波权重像 (63)实验十二一维梯度编码成像 (67)实验十三单脉冲双相位编码成像 (70)实验十四梯度回波成像 (75)实验十五射频接收线圈的调谐与匹配 (81)实验十六射频功放与门控调制实验 (87)实验十七数据处理过程(模拟部分)实验 (92)实验十八前置放大器及RF开关 (98)实验十九梯度功率放大器 (104)实验二十高频数字记忆示波器的使用 (109)系统开关机在使用NMI20台式核磁共振成像仪时，“开机”和“关机”均必须严格按以下顺序操作：1)开机启动计算机；在计算机桌面上启动应用程序WinMRIXP；开启射频单元电源；开启射频单元后部的恒温系统电源；打开梯度放大器机箱电源开关。
医学磁电共振实验报告
实验名称：医学磁电共振成像技术实验日期：2023年4月15日实验地点：XX医院磁共振成像中心实验目的：1. 了解磁电共振成像的基本原理和设备结构。
2. 掌握磁电共振成像的基本操作流程。
3. 学习磁电共振成像在临床诊断中的应用。
实验材料：1. 磁共振成像设备2. 成像软件3. 被检者4. 检查用线圈实验方法：1. 磁共振成像原理介绍：磁共振成像（MRI）是一种利用强磁场和射频脉冲产生的生物磁共振现象进行人体成像的技术。
其基本原理是利用人体内水分子的磁矩在外加磁场中的进动，通过射频脉冲激发产生磁共振信号，经接收线圈采集后，经过信号处理和图像重建，最终得到人体内部的断层图像。
2. 磁共振成像设备操作：实验过程中，操作者需按照以下步骤进行操作：a. 开机：打开磁共振成像设备，进行预热。
b. 检查准备：将被检者带入检查室，协助其躺在检查床上，调整体位，确保线圈与被检部位紧密贴合。
c. 参数设置：根据被检者的病情和部位，设置合适的扫描参数，如梯度场强度、射频频率、翻转角、回波时间等。
d. 扫描：启动扫描程序，进行磁共振成像。
e. 数据传输：将采集到的数据传输至计算机进行图像重建。
f. 图像分析：观察重建后的图像，进行初步分析。
3. 磁共振成像在临床诊断中的应用：磁共振成像技术在临床诊断中具有广泛的应用，主要包括以下方面：a. 脑部疾病：如脑肿瘤、脑梗死、脑出血、脑积水等。
b. 骨骼系统疾病：如骨折、骨肿瘤、关节病变等。
c. 软组织疾病：如肌肉、肌腱、韧带损伤等。
d. 呼吸系统疾病：如肺炎、肺肿瘤等。
e. 消化系统疾病：如肝脏、胰腺、肾脏等器官病变。
实验结果：本次实验成功完成了磁共振成像操作，采集到了被检者的头部和脊柱图像。
图像清晰，分辨率高，为临床诊断提供了有力依据。
实验讨论：1. 磁共振成像技术在临床诊断中具有很高的应用价值，其优势在于无辐射、软组织分辨率高、多序列成像等优点。
2. 磁共振成像操作过程中，需注意被检者的体位调整、线圈与被检部位的贴合程度等因素，以保证图像质量。
磁共振的实验报告
一、实验目的1. 了解磁共振现象的基本原理和实验方法；2. 掌握核磁共振波谱仪的使用方法；3. 通过实验，观察和分析核磁共振现象；4. 理解和掌握核磁共振技术在化学、生物、物理等领域的应用。
二、实验原理磁共振现象是指在外加磁场作用下，物质内部的原子核自旋角动量与外加磁场相互作用，产生能级分裂的现象。
当外加射频场频率与原子核自旋进动频率相匹配时，原子核会发生能级跃迁，产生磁共振信号。
核磁共振波谱仪是一种利用核磁共振原理进行物质结构分析和定量的仪器。
实验中，通过调节外加磁场强度和射频场频率，可以观察到不同核种类的磁共振信号，从而确定物质的化学结构。
三、实验仪器与材料1. 核磁共振波谱仪；2. 样品：聚乙烯醇、苯、甲苯等；3. 实验室常用试剂：氢氧化钠、盐酸等；4. 实验器材：试管、烧杯、电子天平等。
四、实验步骤1. 准备样品：将聚乙烯醇、苯、甲苯等样品分别溶解在适量的溶剂中，配制成一定浓度的溶液；2. 设置实验参数：根据样品的性质，调节外加磁场强度和射频场频率；3. 样品预处理：将样品溶液放入样品管中，置于核磁共振波谱仪的样品室；4. 测量样品的核磁共振信号：启动核磁共振波谱仪，记录样品的核磁共振信号；5. 分析实验数据：根据核磁共振信号，确定样品的化学结构；6. 实验结果整理：整理实验数据，撰写实验报告。
五、实验结果与分析1. 样品的核磁共振信号：实验中，分别对聚乙烯醇、苯、甲苯等样品进行了核磁共振实验，得到了相应的核磁共振信号。
通过对比不同样品的核磁共振信号，可以发现不同样品具有不同的化学结构；2. 样品的化学结构分析：根据核磁共振信号，可以确定样品中核的种类、化学位移、耦合常数等参数，从而推断出样品的化学结构；3. 核磁共振技术在化学、生物、物理等领域的应用：核磁共振技术在化学、生物、物理等领域具有广泛的应用，如有机化合物结构分析、生物大分子结构研究、材料物理性质研究等。
六、实验讨论与误差分析1. 实验误差：实验误差主要来源于仪器精度、实验操作、环境因素等。
1.核磁共振实验讲义
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------1.核磁共振实验讲义实验八核磁共振实验一、概述核磁共振，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。
1945 年 12 月，美国哈佛大学的珀塞尔等人，报道了他们在石蜡样品中观察到质子的核磁共振吸收信号；1946 年 1 月，美国斯坦福大学布洛赫等人，也报道了他们在水样品中观察到质子的核感应信号。
两个研究小组用了稍微不同的方法，几乎同时在凝聚物质中发现了核磁共振。
因此，布洛赫和珀塞尔荣获了 1952 年的诺贝尔物理学奖。
以后，许多物理学家进入了这个领域，取得了丰硕的成果。
目前，核磁共振已经广泛地应用到许多科学领域，是物理、化学、生物、地质和医学研究中的一项重要实验技术。
它是测定原子核磁矩和研究核结构的直接而又准确的方法，也是精确测量磁场的重要方法之一。
二、原理下面我们以氢核为主要研究对象，以此来介绍核磁共振的基本原理和观测方法。
氢核虽然是最简单的原子核，但同时也是目前在核磁共振应用中最常见和最有用的核。
（一）核磁共振的量子力学描述 1．单个核的磁共振通常将原子核的总磁矩在其角动量 P 方向上的投影称为核磁矩，它们之1 / 3间的关系通常写成P = 或PmegpN =2 （2－1）式中pNmeg2 = 称为旋磁比； e 为电子电荷；pm 为质子质量；Ng 为朗德因子。
对氢核来说， 5851. 5=Ng 。
按照量子力学，原子核角动量的大小由下式决定= I I P （2－2）式中，h 为普朗克常数。
I 为核的自旋量子数，可以取 = ,23, 1 ,21, 0 I 对氢核来说，21= I 。
把氢核放入外磁场 B 中，可以取坐标轴 z 方向为 B 的方向。
实验报告核磁共振实验
实验报告核磁共振实验实验报告：核磁共振实验一、实验目的本次核磁共振实验的主要目的是通过实际操作和观测，深入理解核磁共振现象的原理和应用，掌握核磁共振仪器的使用方法，测量样品的核磁共振参数，并对实验结果进行分析和讨论。
二、实验原理核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，简称 NMR）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。
在磁场中，原子核会发生能级分裂，当外加射频场的频率与原子核的进动频率相等时，就会发生共振吸收，从而产生核磁共振信号。
原子核的磁矩与核自旋量子数 I 有关，对于氢原子核（质子），I ＝ 1/2。
在磁场 B 中，其能级分裂为两个，能级差为：ΔE ＝γhB其中，γ 为旋磁比，h 为普朗克常数。
当射频场的频率ν 满足：ν ＝γB ／2π时，就会发生共振吸收。
通过测量共振频率ν 和磁场 B，可以计算出旋磁比γ 等参数。
三、实验仪器本次实验使用的是核磁共振仪，主要包括以下部分：1、磁铁：提供恒定磁场。
2、射频发生器：产生射频信号。
3、探头：包含样品和检测线圈。
4、信号接收和处理系统：对核磁共振信号进行放大、滤波和数字化处理。
四、实验步骤1、样品准备将待测样品（如含氢的有机化合物）放入样品管中，并确保样品管安装正确。
2、仪器调试打开核磁共振仪，设置磁场强度、射频频率等参数，进行仪器的预热和调试。
3、寻找共振信号逐渐改变射频频率，观察信号接收系统中的信号强度，当出现共振吸收峰时，记录此时的射频频率和磁场强度。
4、测量参数在共振条件下，测量信号的半高宽、积分面积等参数。
5、数据记录与处理将测量得到的数据进行记录，并通过相应的公式计算出样品的核磁共振参数，如旋磁比、化学位移等。
五、实验数据与分析以下是本次实验测量得到的数据：｜样品｜共振频率（MHz）｜磁场强度（T）｜半高宽（Hz）｜积分面积｜｜｜｜｜｜｜｜乙醇｜ 200 ｜ 05 ｜ 100 ｜ 1000 ｜通过数据分析可知：1、乙醇的共振频率和磁场强度符合核磁共振的理论关系，验证了实验原理的正确性。
物理实验技术使用中的磁共振成像实验操作要点
物理实验技术使用中的磁共振成像实验操作要点磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种基于核磁共振原理的无创体内成像技术，广泛应用于医学、生物学和材料科学等领域。
在进行磁共振成像实验时，需要注意一些实验操作要点，以保证实验的准确性和可靠性。
一、安全措施：磁共振仪器大多采用强大的磁场，因此在进行实验前需要严格遵守安全规定。
首先，需要确保实验环境没有磁性材料，如金属制品、磁铁等，以避免对实验产生干扰。
其次，操作人员需要佩戴适当的防护设备，包括磁场屏蔽服、安全眼镜等，以防止磁场对人体产生不良影响。
另外，磁共振仪器通常会产生噪音，为了保护听觉系统，操作人员还应佩戴耳塞或耳机。
二、样品准备：在进行磁共振成像实验之前，需要对待测样品进行准备。
首先，样品应具有一定的纯度和稳定性，以确保实验结果的可靠性。
其次，对于生物样品，如人体组织或细胞等，还需要注意保存条件，避免样品的变质或损坏。
此外，由于磁共振成像需要样品处于特定的磁场环境中，因此在实验前还需要对样品进行预处理，例如对液体样品进行封装，对固体样品进行特殊处理。
三、参数设置：在进行磁共振成像实验时，需要根据实验需求设置合适的参数。
首先，需要选择合适的磁场强度和脉冲序列，以获得清晰的图像信息。
常见的磁场强度有 1.5T、3T等，不同磁场强度对应不同的成像分辨率和成像时间。
此外，还需要根据样品类型和实验目的设置脉冲序列参数，如重复时间、回波时间等。
同时，还需要注意参数之间的平衡，以获得最佳的成像效果。
四、实验操作：在进行磁共振成像实验时，需要注意一些实验操作要点。
首先，需要保证样品的稳定性和位置准确性。
在将样品放置到磁共振仪器中时，应保证其与磁场的位置关系正确，以避免成像失真。
其次，需要保证实验过程中的均匀性和稳定性。
在进行实验之前，需要对磁场进行校准，并进行优化调整，以确保实验结果的准确性。
另外，还需要注意实验过程中的温度控制和气体供应，以确保样品的稳定性和实验的正常进行。
脑功能磁共振成像实验报告
脑功能磁共振成像实验报告标题：脑功能磁共振成像实验报告摘要：本实验旨在利用脑功能磁共振成像（fMRI）技术探究人脑在执行特定任务时的活动模式。
通过观察被试在不同任务条件下大脑的激活区域及强度变化，研究脑区与特定功能之间的关系。
实验结果表明，fMRI在研究脑功能和神经系统疾病诊断中具有重要的应用价值。
引言：fMRI是一种非侵入性的神经影像学技术，通过探测血氧水平变化来反映脑部活动情况。
其优点在于能够提供高空间分辨率的神经活动定位，并在脑功能研究和神经系统疾病诊断中发挥关键作用。
本实验中，我们选取了视觉刺激任务和语言加工任务作为研究对象，旨在探究大脑在这些特定任务下的活动变化。
材料与方法：本实验选取了20名健康成年受试者参与，经过背景调查和脑部磁共振成像前的临床检查后，进入实验。
受试者首先接受了一系列训练，以熟悉刺激和任务。
然后，通过fMRI技术记录脑活动，记录设置为TR=2s，分辨率为3x3x3mm。
结果与讨论：在视觉刺激任务中，我们观察到大脑背侧通路（occipital pathway）的广泛激活。
这与视觉信息处理的已知模式一致，提示本实验中的刺激任务能够有效激活视觉系统。
特别地，我们还观察到颞叶（temporal lobe）的激活，表明该脑区在面孔辨别等高级视觉加工中发挥关键作用。
另一方面，在语言加工任务中，我们观察到大脑的左侧运动组织通路（ventral and dorsal stream）。
这与传统上认为左大脑负责语言加工的观点相符合。
此外，我们还发现颞叶和额叶（frontal lobe）区域的激活表明语言加工与呼唤记忆和注意力调控等高级认知过程相关。
总结与展望：本实验通过fMRI技术探究了人脑在视觉刺激和语言加工任务下的活动模式。
研究结果直观地展示了大脑的活动分布，并为我们理解脑区与特定功能之间的关系提供了证据。
此外，该实验对脑功能和神经系统疾病的研究具有重要的临床应用价值。
未来，我们可以进一步拓展实验设计和样本规模，以深入探索大脑活动的机制和功能。
试验八核磁共振NMR试验-上海交通大学物理试验
- 30 -实验八 核磁共振(NMR)实验核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance ），是指具有磁矩的原子核在静磁场中，受到电磁波的激发而产生的共振跃迁现象．1945年12月，美国哈佛大学珀塞尔（E. M. Purcell ）等人，首先观察到石腊样品中质子（即氢原子核）的核磁共振吸收信号．1946年1月，美国史丹福大学布珞赫（F. Bloch ）研究小组住在水样品中也观察到质子的核磁共振信号．两人由于这项成就，获得1952年诺贝尔物理奖．核磁共振的相关技术仍在不断发展之中，其应用范围也在不断扩大，希望通过本实验能使同学能了解其基本原理和实验方法．【实验目的】1．了解核磁共振基本原理；2．观察核磁共振稳态吸收信号及尾波信号；3．用核磁共振法校准恒定磁场B 0；4．测量g 因子．【实验原理】1．核磁矩及其排列核磁共振理论的严格描述必须用到量子力学，但也可以用比较容易接受的经典物理模型进行描述．许多原子核（并非全部）可被看成为很小的条形磁铁，有磁北极和磁南极。
原子核以南北磁极连线为轴，以恒定速率旋转，所以这些原子核具有不为零的角动量P 和磁矩，简称核磁矩． 通常，原子核的磁极可以指向任意方向，如无外界干扰，它们的指向是没有限制的．一般我们面对的总是数量巨大的原子核群，它们磁矩的矢量平均值为零，即宏观上对外表现没有磁矩．但是当把这些原子核群放在外部磁场中时，原子核的磁矩要与外磁场相互作用，最终的结果是原子核群合成的宏观磁矩m 不为零，并与外磁场保持平行．简单的，可以看成是原子核的排列与外磁场平行．2．经典物理的矢量模型——拉莫尔进动图2 没有外磁场时图3 与外磁场作用时- 31 - 在牛顿力学中，一个有一定质量的高速旋转的物体受到重力作用时，当自转轴不与重力平行时，就会产生进动．自然，由于核磁矩与外磁场的相互作用，原子核也会产生进动。
如图1所示。
由角动量定理可知，其力矩为 dt p d B L =´=m （1）这个力矩L 迫使角动量P 的方向发生改变，围绕外磁场B 的方向旋转。
实验八 核磁共振(csy)讲解
实验八 核磁共振（NMR ）上个世纪初，人们在大量的原子光谱实验中发现了许多光谱的超精细结构，为了解释这些现象，鲍利(W.Pauli)于1924年提出了原子中存在核磁矩的假说。
以后大量的实验完全证实了他的假说，但由于很难精确测定这些超精细结构中所反映的细微能量差异，对核磁矩的进一步研究受到了极大的限制。
但人们对于核磁矩的研究并未因此而停止，在经过科学家的不懈努力下，于1939年观察到了核磁共振现象并观察了核磁矩，这一发现是Rabi 和他的同事在高真空的氢分子束实验中获得的，他也因此获得了1944年的诺贝尔物理学奖。
1945年12月，美国哈佛大学Purcel 等人报道了他们采用吸收法在石蜡样品中观察到质子的核磁共振吸收信号；1946年1月，美国斯坦福大学Bloch 等人，也报道了他们采用感应法在水样品中观察到质子的核磁共振感应信号。
两个研究小组用了稍微不同的方法，几乎同时在凝聚物质中发现了质子的核磁共振现象。
因此，1945年发现核磁共振现象的美国科学家Purcell 和Bloch 共同分享了1952年诺贝尔物理学奖。
核磁共振是指处在恒定磁场中且具有原子磁矩的原子核受到某一频率电磁波辐射时引起的在能级之间的共振跃迁现象。
之后，许多物理学家进入了这个领域，取得了丰硕的成果。
1953年诞生了世界上第一台商用核磁共振波谱仪，使之在测定分子化学结构方面得到了重要应用。
1964年后，由于超导强磁场和脉冲傅立叶变换新技术的发展，使得核磁共振波谱仪的灵敏度和分辨率提高了几个数量级，从而使应用范围从有机小分子扩展到生物大分子，随着科技的进一步发展，人们又应用多重脉冲技术制造了固体核磁共振谱仪。
特别是1997年核磁共振断层扫描仪（NMR-CT ）的成功研制，使得核磁共振在医学临床诊断方面得到了迅速的应用，目前，核磁共振已经广泛地应用到许多学科领域，是固体物理、化学、生物、临床诊断、计量科学和石油分析与勘探等研究中的一项重要实验技术。
实验八磁共振成像实验
实验八磁共振成像实验引言1973年，美国科学家Paul Lauterbur发现，把物体放置在一个稳定的磁场中，然后再加上一个不均匀的磁场（即有梯度的磁场），再用适当的电磁波照射这一物体，这样根据物体释放出的电磁波就可以绘制成物体某个截面的内部图像。
随后，英国科学家Peter Mansfield 又进一步验证和改进了这种方法，并发现不均匀磁场的快速变化可以使上述方法能更快地绘制成物体内部结构图像。
此外，他还证明了可以用数学方法分析这种方法获得的数据，为利用计算机快速绘制图像奠定了基础。
从此核磁共振成像得到了空前的发展。
核磁共振成像的全称是：核磁共振电子计算机断层扫描术，为了避免人们把这种技术误解为核技术，一些科学家把核磁共振成像技术的“核”字去掉，称为其为“磁共振成像技术”（Magnetic Resonance Imaging），英文缩写即MRI。
磁共振成像是根据生物磁性核（如氢核）在磁场中表现的共振特性进行成像的新技术。
随着磁体技术、超导技术、低温技术、电子技术和计算机技术等相关技术的不断进步，MRI技术得到了飞速发展，已成为现代医学影像领域中的重要一员。
通过本实验可以掌握MRI基本原理，了解几种成像参数对图像的影响。
原理把某些物质放入磁场中时，这些物质就具备了共振的持性。
意思是说这些物质可以吸收然后再发射具有一个特定频率的电磁辐射，如图1所示。
辐射是以典型的射频(RF)信号形图1 磁共振成像的基本原理式进行。
物质所发射的RF信号的特性决定于该物质的某些物理和化学持性。
在磁共振成像(MRl)过程中，这种RF信号也携带着人体内组织空间定位的信息。
磁共振(MR)图像就是一个显示来自人体层面内每个组织体素的RF信号强度大小的像素的阵列。
图像中每个像素的亮度取决于相应组织体素所发射的RF信号的强度。
而每个体素的信号强度又由图l所列的组织的四种性质所决定。
其中任何一个性质对图像亮度及对比度所引起的作用的范围都决定于操作者所选择的某些成原因素，例如，可以对一个图像“加权”，因此首先要依靠核密度(或浓度)或纵向弛豫率(T1)或横向弛豫率(T2)的大小来决定RF信号。
核磁共振成像实验报告
核磁共振成像实验【目的要求】1.学习和了解核磁共振原理和核磁共振成像原理；2.掌握MRIjx 核磁共振成像仪的结构、原理、调试和操作过程；【仪器用具】MRIjx 核磁共振成像仪、计算机、样品（油）【原 理】磁共振成像（MRI ）是利用射频电磁波（脉冲序列）对置于静磁场B 0中的含有自旋不为零的原子核（1H ）的物质进行激发，发生核磁共振，用感应线圈检测技术获得物质的组织驰豫信息和氢质子密度信息（采集共振信号），用梯度磁场进行空间定位、通过图像重建，形成磁共振图像的方法和技术。
具体的讲，核磁共振是利用核磁共振现象获取分子结构、样品内部结构信息的技术。
当具有自旋的原子核的磁矩处于静止外磁场中时会产生进动和能级分裂。
在交变磁场作用下，自旋的原子核会吸收特定频率的无线电射频电磁波，从较低的能级跃迁到较高能级。
在停止射频脉冲后，原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被物体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像，这就是做核磁共振成像过程。
MRI 的特点：● 具有较高的物质组织对比度和组织分辨力，对软组织分辨率极佳，能清晰地显示软组织、软骨结构，解剖结构和医学上的病变形态，显示清楚、逼真。
● 多方位成像，能对被检查部位进行横断面、冠状面、矢状面以及任何斜面成像。
● 多参数成像，获取T 1加权成像（T 1W1）：T 2加权成像（T 2W2）、质子密度加权成像(PDW1)，在影像上取得物质的组织之间、组织与变化之间T 1、T 2和PD 的信号对比，在医学上对显示解剖结构和病变敏感。
● 能进行形态学、功能、组织化学和生物化学方面的研究。
● 以射频脉冲作为成像的能量源，不使用电离辐射，对人体安全、无创。
一、核磁共振原理产生核磁共振信号必须满足三个基本条件：（1）能够产生共振跃迁的原子核；（2）恒定的静磁场（外磁场、主磁场）B 0；（3）产生一定频率电磁波的交变磁场，射频磁场（RF ）；即：“核”：共振跃迁的原子核；“磁”：主磁场B 0和射频磁场RF ；“共振”：当射频磁场的频率与原子核进动的频率一致时原子核吸收能量，发生能级间的共振跃迁。
8核磁共振实验指导
核磁共振实验引言核磁共振(NMR)是1946年由美国斯坦福大学布洛赫(F.Block)和哈佛大学珀赛尔(E.M.Purcell)各自独立发现的，两人因此获得1952年诺贝尔物理学奖。
经过60多年的发展，核磁共振已形成为一门新学科，核磁共振方法与技术作为物质分析的手段，由于其可深入物质内部而不破坏样品，并具有迅速、准确、分辨率高等优点而得以迅速发展和广泛应用，已经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作用。
实验目的1． 了解核磁共振的基本原理和共振吸收的实验方法。
2． 用磁场扫描法（扫场法）观察氢核(1H)和氟核(19Ｆ)核磁共振现象。
3． 学会用核磁共振方法测定磁场和旋磁比。
实验原理自旋不为零的粒子(如电子、质子、原子核)具有自旋磁矩。
一个角动量为P I 的原子核由于作自旋而产生的核磁矩为2I N I pe g P m μ=⋅（1）其中g N 为核的朗德因子，是一个因原子核而异的常数，通常由实验确定。
原子核磁矩的单位为核磁子275.050824102N pe J m μ-==⨯ （2）核的旋磁比γ为N N g γμ= （3）I I P μγ=（4）核磁矩在外磁场作用下因塞曼效应形成的能量是分立的，称为原子核能级。
与无磁场情况比较，能级分裂的数目为2I +1，I 是核自旋量子数。
00,1,...,I E B m B m I I Iμγ=-⋅=-=--（5）分裂后相邻两能级间的能量差为0E B γ∆=（6）其中：γ为旋磁比，ħ为普朗克常数，B 0为稳恒外磁场。
根据跃迁选择定则，只有Δm=±1的两能级才能产生跃迁。
如果在与稳恒外磁场的垂直方向加上一个交变电磁场，该电磁场的光子能量为h ν，ν为交变电磁场的频率，当该能量等于粒子能级分裂后两能级间的能量差时，即：00E hv B ωγ∆=== （7）002v B ωπγ==（8）低能级上的粒子就要吸收交变电磁场的能量产生跃迁，此即核磁共振。
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实验八磁共振成像实验引言1973年，美国科学家Paul Lauterbur发现，把物体放置在一个稳定的磁场中，然后再加上一个不均匀的磁场（即有梯度的磁场），再用适当的电磁波照射这一物体，这样根据物体释放出的电磁波就可以绘制成物体某个截面的内部图像。
随后，英国科学家Peter Mansfield 又进一步验证和改进了这种方法，并发现不均匀磁场的快速变化可以使上述方法能更快地绘制成物体内部结构图像。
此外，他还证明了可以用数学方法分析这种方法获得的数据，为利用计算机快速绘制图像奠定了基础。
从此核磁共振成像得到了空前的发展。
核磁共振成像的全称是：核磁共振电子计算机断层扫描术，为了避免人们把这种技术误解为核技术，一些科学家把核磁共振成像技术的“核”字去掉，称为其为“磁共振成像技术”（Magnetic Resonance Imaging），英文缩写即MRI。
磁共振成像是根据生物磁性核（如氢核）在磁场中表现的共振特性进行成像的新技术。
随着磁体技术、超导技术、低温技术、电子技术和计算机技术等相关技术的不断进步，MRI技术得到了飞速发展，已成为现代医学影像领域中的重要一员。
通过本实验可以掌握MRI基本原理，了解几种成像参数对图像的影响。
原理把某些物质放入磁场中时，这些物质就具备了共振的持性。
意思是说这些物质可以吸收然后再发射具有一个特定频率的电磁辐射，如图1所示。
辐射是以典型的射频(RF)信号形图1 磁共振成像的基本原理式进行。
物质所发射的RF信号的特性决定于该物质的某些物理和化学持性。
在磁共振成像(MRl)过程中，这种RF信号也携带着人体内组织空间定位的信息。
磁共振(MR)图像就是一个显示来自人体层面内每个组织体素的RF信号强度大小的像素的阵列。
图像中每个像素的亮度取决于相应组织体素所发射的RF信号的强度。
而每个体素的信号强度又由图l所列的组织的四种性质所决定。
其中任何一个性质对图像亮度及对比度所引起的作用的范围都决定于操作者所选择的某些成原因素，例如，可以对一个图像“加权”，因此首先要依靠核密度(或浓度)或纵向弛豫率(T1)或横向弛豫率(T2)的大小来决定RF信号。
与磁场和RF能量相互作用的组织构成成分都是单个原子核。
所以这种现象统称为核磁共振(NMR)。
1.几个基本概念1）磁性核参与MR过程的物质必须含具有持定磁性的原子核。
为了与磁场产生相互作用，原子核本身必须是小磁体并具有磁矩。
单个原子核的磁性是由原子核内的中子—质子组成情况来决定的。
只有某些具有奇数中子和(或)质子的原子核才带磁性。
即使多数化学元素都具有一种或多种是磁性核的同位素，但可用于成像或活体光谱学分析的只是有限的几种。
在具有磁性并能参与NMR过程的核素中，每种核素图2具有磁性核的同位素所产生的信号的量值都有很大的不同。
原子核磁性的特定取向称为磁矩。
在图2中，磁矩的方向由一个通过原子核的箭头来表示。
2）射频能量在成像过程中，RF能量在成像系统和患者身体之间进行交换。
这种交换通过—套相当靠近患者身体的线圈进行。
RF线圈就是天线，它既向组织发射能量，也从组织接收能量。
在每个成像周期内，RF能量在几个短脉冲期间加于人体上。
脉冲的强度用它们旋转组织的磁化强度的角度来描述。
大多数成像方法在每个周期中既使用90︒的脉冲也使用180︒的脉冲。
在每个成像周期的特定时刻，组织被激励而发射一个RF信号。
这个信号被线圈接收、分析，并用来形成图像。
自旋回波技术一般用于激励信号的发射。
因此，来自患者身体的信号统称为回波。
3）核磁的相互作用NMR过程涉及到磁性核、磁场、RF能量脉冲和信号的一系列的相互作用。
这些作用有校直、共振、激发和弛豫。
我们记得一个磁性核是以一个磁矩为特征的。
磁矩的方向是用通过原子核的一个小箭头来表示的。
如果我们把核看作普通的一个小磁铁．那么．磁铁箭头的方向就相当于磁铁的南极到北极的指向，如果没有强磁场，原子核的磁矩在空间是随机取向的，组织中的许多原子核并非在固定结构中，而是可以自由地改变方向的。
事实上，出于物质内部的热运动，原子核不断地翻来倒去地改变方向。
如果把一块含有磁性核的物质放在磁场中时，原子核就要经受一个转矩的作用，这个转矩的作用促使原子核的磁矩方向校直到磁场方向上。
当一个磁性核与一个磁场校直后，它也并不是固定不动的，核磁矩要在磁场轴周围进动或者摆动，如图3所示。
进动是由于原子核的自旋角动量和磁场相互作用而引起的一种物理现象。
进动的重要性在于它能使原子核对于RF能量特别敏感，或者调谐到RF能量具有的频率和进动频率相等，满足此条件就称为共振。
它是所有MR过程的基础。
NMR实际上就是核处于磁场中时，核共振或“调谐”的过程。
原于核的共振频率是由原子核的持性及磁场强度共同决定的。
共振频率也称为拉莫尔(Larmor)频率。
共振频率与场强间的具体关系是每种核素的固有持性，一般称它为旋磁化。
对所有的核素来说，共振频率与磁场强度成正比。
如果把一个频率相当于核共振频率的RF 能量加在某物质上时．那么，某些能量将被个别原了核吸收。
一个吸收RF能量的原子核偏离其校直于磁场的方向。
这种所增加的能量使原子核处于非正常的状态或激发状态。
当一个原子核处于激发状态时，它要经受磁场施加的一个增大的转矩短作用，促使它重新校直。
而这种原子核通过把自己多余的能量传给其它原于核或整个物质结构的办法，又可以回到原来校直的位置，这个过程称为弛豫。
4）纵向磁化和弛豫弛豫可以理解为粒子受到激发后，以非辐射的方式回到基态而达到玻尔兹曼平衡的过程，高能态的核会向周围环境转移能量，使其及时地回到低能态。
自旋核周围的局部场的任何波动，只要其频率与自旋核的共振频率相当，均可引起核系统的弛豫，根据自旋核与外界交换能量的形式，仅考虑纵向（自旋-晶格）弛豫和横向（自旋-自旋）弛豫。
纵向磁化和弛豫如图3弛豫过程中纵向磁化的生长图4具有不同T1值的组织的纵向弛豫的比较图3和图4所示。
T1为纵向弛豫时间，T1 越小，经过同样弛豫时间采集信号时，信号越大，图像像素越亮。
5）横向磁化与弛豫对组织加上一个RF能量的脉冲，就可以产生横向磁化，横向磁化很快会衰减，横向弛豫时间T2，比纵向弛豫时间T1短。
它的定义与特性如图5和图6所示。
图5 弛豫过程中横向磁化的变化图6 具有不同T2值的组织的横向弛豫的比较6）FID信号和自旋回波信号横向磁化衰减(即弛豫)是由于单个原子核之间的相位失去同步而产生的现象。
图7是用来阐述这个概念的简单模型。
加上90︒的脉冲后，原子核横向取向且一起(或同相位地)绕磁场轴线旋转；这个旋转就是早已介绍过的正常的进动。
进动速率或共振频率由原子核所处的磁场的强度决定。
原于核所处磁场强度不同，那么它进动的速率也不同。
甚至在组织的一个非常小的体积内，原子核也处于略为不同的磁场中。
因此，一些原子核的进动要比其它一些原子核的快。
经过一段短时间后，原子核不再以同相位进动。
随着原于核的方向开始散开，组织的磁化减弱。
再过一会，原子核在横向平面内随机取向，从而就不再有横向磁化了。
采用一个90︒的RF脉冲使纵向磁化旋到横向平面产生横向磁化。
紧接此RF脉冲的作用，如果给组织再施加一个180︒脉冲，那么，它将使自旋质子在横向平面内旋转180︒，并使其旋转方向反转，这就使得快速运动的质子的定位要落后于较慢的质子。
当快速质子开始赶上慢速质子时，它们便重新获得校直或回到相同的相位状态。
接着，横向磁化重新出现。
然而，因为由组织产生的弛豫(相位失去同步)是不可逆的，故磁化不会生长到初始值。
质子的相位再同步使磁化达到的水平，是由组织的T2特性决定的。
磁化一旦达到这个最大值，质子又开始重新偏离同相位位置而丧失横向磁化。
横向磁化总会产生一个RF信号。
其强度与磁化强度成正比。
第一个信号在90︒激发脉冲作用后立即产生，从最大值开始并随着横向磁化迅速地衰减。
这个信号叫做自由感应衰减(FID)信号。
在大多数常规成像过程中，并不采用FID信号。
当质子的相位再同步时，第二个信号出现，使横向磁化复现，这个信号称为回波信号。
回波信号的强度与由组织弛豫速率T2所决定的横向磁化水平成正比。
在多数成像过程中，回波信号的强度确定相应图像像素的亮度。
初始激发和回波信号之间的时间是TE。
TE 由调整90︒及180︒脉冲之间的时间间隔来控制。
图7 影响横向弛豫及自旋回波信号形成的过程2. 磁共振成像过程虽然从组织的MR信号来形成图像是一个复杂的过程。
但MRI成像过程可简单地归纳如下：首先将受检部位分成若干的薄层，这些薄层称为层面，这个过程叫选片或者选层。
每个层面又可以分为由许多被称为体素的小体积组成（图8）。
图8 选层、层面和体素然后对每一个体素标定一个记号，这个过程称为编码或空间定位。
对某一层面施加射频脉冲后，接收该层面的MR信号。
再进行解码，得到该层面各个体素MR信号的大小，最后根据与层面各体素编码的对应关系，把体素信号的大小显示在荧光屏对应的像素上。
信号大小用不同的灰度等级表示，信号大，像素亮度大，信号小，像素亮度小。
这样就可以得到一幅断层MRI像，具体的过程如图9所示。
图9 磁共振成像过程实验仪器如上图所示，本实验使用的是上海纽迈公司的NMI20台式核磁共振分析仪.图中右面为磁体单元，提供实验所需磁场，大小为0.5 T左右；磁场均匀度在15 ppm以下，直径为10 mm 样品试管放在射频线圈中间；图中中间上、中、下分别为射频控制单元、梯度放大器和横卧式计算机主机，射频单元产生射频信号和脉冲序列，梯度放大器提供梯度场和电子匀场；图中左面的为计算机显示器.实验内容自旋回波序列成像：约10 mm高的大豆油试管样品；约2 g的芝麻试管样品等。
一、准备工作二、拉莫尔频率的调节三、90 ︒、180 ︒软脉冲的调节四、油、芝麻成像油的信号比芝麻的强，所以NS可以小一些；RG都选4；油是液体，纵向弛豫时间T1比芝麻短，D0可以小一些(100 ms~400 ms)；选层厚度：芝麻要薄一些，选层梯度（50 ~ 70）大；油可以厚些，选层梯度(10 ~ 30）小。
参考文献1、赵喜平. 磁共振成像北京: 科学出版社, 2004, 112、 Perry Sprawls. Jr. 医学成像的物理原理北京:高等教育出版社, 1993, 43、熊国欣, 李立本. 核磁共振成像原理北京: 科学出版社, 2007, 84、俎栋林 . 核磁共振成像学北京:高等教育出版社, 2004, 1作业1. 下图中是不同TR时间所形成的水、油加权像，试分析判断哪一个图像部分为水？100 ms 300 ms 600 ms 1200 ms 2500 ms2. 人体组织发生病变后，一个明显的特征是含水量增加，水具有长T2、长T1。
因此病变组织的弛豫时间都比正常组织的长。