[发明专利]小型超低场核磁共振谱仪

说明书

本发明公开了一种小型超低场核磁共振谱仪，包括样品流动模块，驱动液体样品在极化区和探测区间流动；超极化模块，对液体样品进行极化；探头与样品固定模块，固定探测区样品管和核磁探测模块；脉冲施加模块，向液体样品施加脉冲，将样品的核磁化矢量转到横向，进行样品自旋的自由演化；核磁探测模块，探测液体样品的自由演化自旋信号，并转化为电压信号；磁屏蔽模块，屏蔽地磁场以保证超低场环境；时序控制模块，控制各模块工作并采集电压信号。本发明通过各模块之间的组合，探测过程在磁屏蔽环境下进行，消除传统核磁共振频谱仪对强磁场的依赖，有效降低系统复杂性和造价成本；使得整体结构简单，体积小，便于移动，可适应各种环境下的核磁探测。

技术领域

本发明属于核磁共振技术领域，具体涉及一种用于液体样品物质组成检测的小型超低场核磁共振谱仪。

背景技术

核磁共振技术是基于核自旋在物质中广泛存在，利用该技术来准确、快速和无破坏性地获取物质的组成和结构上的信息，是当代科学中最为重要的物质探索技术之一。也广泛的应用与物理、化学、生物、医学、工程等诸多领域。

传统的核磁共振谱仪多为高场谱仪。高场谱仪通过电磁感应方式测量信号，探头作为连接样品和谱仪的纽带，其外层缠绕多组线圈，主要用于施加脉冲和接收信号。控制台主要由计算机实现，用于控制脉冲频率、强度等参数和数字信号的处理。高场谱仪中的静磁场通常由超导线圈产生，即由超导材料组成的线圏浸泡在液氦中使其处于超导状态，通过对线圈施加电流产生静磁场。提高磁场强度是提高高场谱仪的灵敏度的主要方法，但是随着磁场的强大，对于磁铁的设计、加工与安装的要求也就越高，用以产生强磁场的低温系统、保证磁场均匀性的匀场系统也越来越复杂，使得高场谱仪结构复杂、体积庞大，造价昂贵。

零磁场核磁共振谱仪的研制目前也取得了许多成果，但零磁场核磁共振谱仪需要搭建复杂的光路，并且对光路的稳定性要求极高，因此只能工作在安静、稳定、恒温恒压恒湿的环境中。且目前零磁场核磁共振谱仪体积较大、十分笨重，尺寸为1-2米大小，因此难以移动，缺乏灵活性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小型超低场核磁共振谱仪，采用模块化结构，体积小，灵明度高，便于移动。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种小型超低场核磁共振谱仪，包括样品流动模块、超极化模块、探头与样品固定模块、脉冲施加模块、核磁探测模块、磁屏蔽模块和时序控制模块；

所述样品流动模块包括相互连通极化区样品管和探测区样品管，真空泵驱动液体样品在极化区样品管和探测区样品管之间双向流动；

所述超极化模块设置在极化区样品管外周，对极化区样品管内的液体样品进行极化；

所述探头与样品固定模块设置在探测区样品管外周，用于固定探测区样品管和核磁探测模块；

所述脉冲施加模块设置在探头与样品固定模块外周，向探测区样品管内的液体样品施加脉冲，将液体样品的核磁化矢量转到横向，进行样品自旋的自由演化；

所述核磁探测模块设置于探头与样品固定模块内且与探测区样品管紧密贴合，用于探测探测区样品管内液体样品的自由演化自旋信号，并转化为电压信号输出；

所述磁屏蔽模块用于屏蔽地磁场以保证探测区的超低场环境；

所述时序控制模块与各模块连接，用于控制各模块工作并采集电压信号。

进一步的，所述极化区样品管和探测区样品管之间通过有机玻璃管连通，所述有机玻璃管上缠设有引导线圈。

进一步的，所述极化区样品管与真空泵之间设置有锥形瓶一和电磁阀一，所述探测区样品管与真空泵之间设置有锥形瓶二和电磁阀二，所述真空泵与电磁阀一、电磁阀二之间还设置有限速阀。

进一步的，所述超极化模块包括海尔贝克磁体，所述海尔贝克磁体为圆管状，极化区样品管放置于海尔贝克磁体的中空管腔内。