發(fā)布時(shí)間：2020-10-09 17:48

　　 核磁共振波譜(NMR)是用于化學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中各種系統(tǒng)的定性和定量分析的重要工具。然而,一維IHNMR的應(yīng)用往往受到不同共振峰之間嚴(yán)重重疊的限制。二維(2D)核磁共振將一維譜擴(kuò)展成一個(gè)平面,從而減輕共振頻譜擁擠。然而,二維核磁共振有兩個(gè)方面的問(wèn)題。首先,傳統(tǒng)二維譜需要許多個(gè)步進(jìn)延遲,以便能有足夠分辨率來(lái)構(gòu)建間接維,從而導(dǎo)致昂貴的時(shí)間成本;同時(shí),較長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間對(duì)時(shí)間不穩(wěn)定性更敏感,因此重復(fù)性不高。其次,二維核磁共振中的峰積同時(shí)受到一系列因素的影響,包括標(biāo)量耦合,橫向弛豫時(shí)間和脈沖誤差,因此需要一些校準(zhǔn)程序。鑒于常規(guī)二維核磁共振的耗時(shí)性,將峰積轉(zhuǎn)化為定量信息是不切實(shí)際的。為了解決這一問(wèn)題很多超快速二維核磁共振方法被提出來(lái)。例如:小角度激發(fā)方法被用于縮短等待延遲,從而縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間。通過(guò)事先掌握頻譜信息,在2D NMR間接維激發(fā)特定頻點(diǎn),從而只需幾個(gè)掃描便能取代眾多的漸進(jìn)演化,從而有效減少采樣時(shí)間�；夭ㄦ湶蓸油ㄟ^(guò)在采集期間多次引入混合脈沖,也能有效地將J分解譜壓縮成一個(gè)單掃描。超快速時(shí)空編碼技術(shù)利用空間編碼取代傳統(tǒng)的時(shí)空演化,是一種完全不同的實(shí)驗(yàn)方法。它利用平面回波成像(EPSI)模塊反復(fù)讀取編碼信息并構(gòu)成一個(gè)傅里葉變換維,從而在單掃描中記錄完整的二維核磁共振譜。層選“Zangger-Sterk”(ZS)模塊廣泛用于同核去耦實(shí)驗(yàn)中提取純化學(xué)位移信息。由于減少了復(fù)雜裂峰,純化學(xué)位移譜大大減少譜峰擁擠從而簡(jiǎn)化了譜峰歸屬和結(jié)構(gòu)分析難度。ZS模塊提供純化學(xué)位移信息的原理在于其在弱梯度下選擇性激發(fā)不同的樣品層內(nèi)不同的共振信號(hào)。本文深入探討基于ZS模塊應(yīng)設(shè)計(jì)超快速二維COSY和J譜:一、闡述了核磁共振基本原理和發(fā)展?fàn)顩r,并著重介紹了空間編碼和ZS模塊的原理。二、在ZS模塊的基礎(chǔ)上,提出了一個(gè)選擇性的相干轉(zhuǎn)移(SECOT)加速二維相關(guān)波譜(COSY)方法,并對(duì)其可行性和有效性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。此外,為了評(píng)估SECOT方法定量分析特性,我們?cè)诰鶆蚝头蔷鶆虻拇艌?chǎng)下對(duì)它進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。三、基于ZS模塊,我們開(kāi)發(fā)了一種選擇性梯度編碼SGEN-J方法,以在單次掃描內(nèi)獲得2D J-分解譜方法,結(jié)合梯度編碼模塊與選擇性激發(fā)并采用源自回波平面波譜成像(EPSI)模塊的J-采集模塊。SGEN-J的定性和定量性能已經(jīng)通過(guò)均勻和非均勻場(chǎng)下的一組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了測(cè)試。
【學(xué)位單位】：廈門(mén)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：O482.53
【部分圖文】：

的間接維演化時(shí)間為其中Ｃ是由實(shí)驗(yàn)者控制的空間－時(shí)間編碼常數(shù)（參逡逑數(shù)Ｃ通常為，即最大ｔｉ演化時(shí)間除以總體樣本長(zhǎng)度Ｌ）。因此空間依賴(lài)的進(jìn)動(dòng)相逡逑位，其中ＩＩ為化學(xué)位移。所以，在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的布洛赫空間的框架內(nèi)（如圖１．１），逡逑樣品內(nèi)的每個(gè)化學(xué)位點(diǎn)都沿著ｚ空間坐標(biāo)對(duì)向，形成一個(gè)化學(xué)位移引起的螺旋圖逡逑４逡逑

一個(gè)頻率選擇脈沖與梯度同時(shí)在樣品管的不同位置激發(fā)不同頻率的信號(hào)，但逡逑所有信號(hào)一次激發(fā)［３（），３４３５］。結(jié)合去耦模塊，在一個(gè)特定的切片中，通過(guò)將另一個(gè)逡逑切片選擇性１８０°脈沖與非選擇性１８０°脈沖相結(jié)合（見(jiàn)圖１．４），可以簡(jiǎn)單地實(shí)逡逑現(xiàn)激發(fā)信號(hào)的Ｊ偶合演化的重新聚焦。在這個(gè)切片中共振的信號(hào)經(jīng)歷兩個(gè)１８０°逡逑旋轉(zhuǎn)沒(méi)有凈效應(yīng)，而所有其他信號(hào)都被反轉(zhuǎn)。重聚焦脈沖之前的標(biāo)量耦合演變?cè)阱义现蟊恢匦戮劢�。這種激發(fā)方法可以很容易地在多維實(shí)驗(yàn)的間接維度上實(shí)現(xiàn)［３（）］。逡逑為此，解耦脈沖需要放置在演化期的中間。由于每個(gè)信號(hào)只在樣品管的狹窄區(qū)域逡逑內(nèi)被激發(fā)，所以切片選擇性去耦實(shí)驗(yàn)的靈敏度與常規(guī)質(zhì)子譜相比顯著降低，并且逡逑取決于切片選擇性激發(fā)的選擇性。對(duì)于激發(fā)帶寬為２００Ｈｚ，梯度為２Ｇ／ｃｍ的脈逡逑沖，靈敏度降至常規(guī)波譜的２．４％。部分失去的敏感性可以通過(guò)去耦來(lái)恢復(fù)，這逡逑種效應(yīng)對(duì)于高多重性耦合模式可能相當(dāng)重要。切片選擇脈沖所需的激發(fā)帶寬主要逡逑取決于標(biāo)量耦合質(zhì)子在波譜中的接近程度。如果需要解析具有非常相似化學(xué)位移逡逑的質(zhì)子，則需要使用高選擇性脈沖。激勵(lì)帶寬越低，該方法變得越不靈敏。因此，逡逑當(dāng)靈敏度是限制因素時(shí)，在強(qiáng)耦合的情況下，切片選擇去耦性能較差。逡逑７逡逑

／Ｃ—？」邐Ｌ＾－－逡逑．邋Ｉ邋邋邋邐ｉ邋－｜邋ｉ－ｉｉ邋ｉ－邋ｉ邋ｉｉｍｎ邐邋邐邋＊邋＊＊＊＊＊逡逑Ｗ」———＾邐寸逡逑＾邐個(gè)逡逑圖１．３切片選擇性激發(fā)的原理。頻率選擇性激發(fā)與弱脈沖場(chǎng)梯度相結(jié)合，該梯逡逑度大約為１－２Ｇ／Ｃｍ。梯度導(dǎo)致ＮＭＲ樣品管上的位置依賴(lài)性移位。因此，每個(gè)信逡逑號(hào)在樣品管的不同切片中被激發(fā)。逡逑一個(gè)頻率選擇脈沖與梯度同時(shí)在樣品管的不同位置激發(fā)不同頻率的信號(hào)，但逡逑所有信號(hào)一次激發(fā)［３（），３４３５］。結(jié)合去耦模塊，在一個(gè)特定的切片中，通過(guò)將另一個(gè)逡逑切片選擇性１８０°脈沖與非選擇性１８０°脈沖相結(jié)合（見(jiàn)圖１．４），可以簡(jiǎn)單地實(shí)逡逑現(xiàn)激發(fā)信號(hào)的Ｊ偶合演化的重新聚焦。在這個(gè)切片中共振的信號(hào)經(jīng)歷兩個(gè)１８０°逡逑旋轉(zhuǎn)沒(méi)有凈效應(yīng)，而所有其他信號(hào)都被反轉(zhuǎn)。重聚焦脈沖之前的標(biāo)量耦合演變?cè)阱义现蟊恢匦戮劢�。這種激發(fā)方法可以很容易地在多維實(shí)驗(yàn)的間接維度上實(shí)現(xiàn)［３（）］。逡逑為此，解耦脈沖需要放置在演化期的中間。由于每個(gè)信號(hào)只在樣品管的狹窄區(qū)域逡逑內(nèi)被激發(fā)，所以切片選擇性去耦實(shí)驗(yàn)的靈敏度與常規(guī)質(zhì)子譜相比顯著降低，并且逡逑取決于切片選擇性激發(fā)的選擇性。對(duì)于激發(fā)帶寬為２００Ｈｚ

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