[發明專利]一種抵抗不均勻磁場的超快速核磁共振二維J譜方法

有效

• 申請號: 201710153235.8
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN106872506B
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 陳忠;詹昊霖;葉奇淼;楊健;李弘;黃玉清;蔡淑惠
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G01N24/08
• 分類號: G01N24/08
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;張迪

本發明提供了一種抵抗單方向不均勻磁場環境單掃描超快速獲取核磁共振二維J分解譜的方法，利用選擇激發模塊和重聚采樣模塊的共同作用，突破了傳統二維J譜方法的局限性，在單方向不均勻磁場環境下超快速采樣獲得一張二維J譜，有效地消除了單方向磁場不均勻的影響，大大縮短了實驗時間，擴展了二維J譜的應用領域。同時本方法適用于常規核磁共振波譜儀，不需要任何特殊硬件裝置，而且無需任何特殊的樣品預處理過程，簡便易行，為快速獲取復雜有機樣品的二維J分解譜提供了一種重要手段。

技術領域

本發明涉及核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，NMR)波譜學分子結構信息檢測技術，尤其是涉及一種在單方向不均勻磁場環境下單掃描超快速獲取高分辨二維J譜的方法。

背景技術

由于核磁共振波譜技術具有無損性非侵入式檢測的獨特優勢，近幾十年來，核磁共振技術在生物、化學、物理、醫學以及材料學等學科領域獲得了廣泛的應用。1971年，學者Jeener在一維譜的基礎上提出了二維譜的概念，將NMR從一維譜擴展到二維譜。在常規的核磁共振譜學檢測中，二維譜克服了一維氫譜中經常存在的譜圖擁擠和譜峰歸屬困難等問題，可傳遞更多的分子結構信息和動力學信息。其中，核磁共振二維J分解譜具有直接維表征原子核化學位移信息，間接維表征原子核間的標量偶合裂分模式及偶合常數的特點，被經常應用于樣品的組分分析和結構鑒定，是核磁共振的一個重要分析手段。現有的獲取二維J分解譜的方法是Richard R.Ernst于1976年提出的基于自旋回波模塊的傳統序列。雖然傳統二維J譜方法提供了一種普遍的獲取原子核化學位移及偶合信息的方法，但是在實際應用中，該技術存在一些限制。首先，傳統二維J譜方法需要二維采樣，在保證譜圖分辨率的前提下，耗時較長。這一問題限制了該方法在實時監控化學反應等領域的應用，同時也限制了該方法向多維譜發展應用。其次，傳統二維J譜的獲取受限于磁場均勻度，需要在較均勻磁場下才能得到理想的二維J譜。在實際應用中，對于均相溶液樣品體系，需要對檢測樣品進行復雜耗時的勻場操作，從而獲取較理想的磁場環境；而對于粘稠性樣品和生物組織樣品等非均相樣品而言，其樣品自身磁化率會帶來磁場大不均勻性，足夠高的磁場均勻度往往是很難甚至是不可能獲得的。這一問題同樣限制了傳統J譜方法的應用范圍。

發明內容

本發明所要解決的主要技術問題是提供一種抵抗單方向不均勻磁場的超快速核磁共振二維J譜方法，只需單次掃描即可快速獲取二維J分解譜，克服了傳統二維J譜獲取方法在實際應用中的不足，在提高二維J譜的應用范圍和檢測樣品化學結構方面具有重要意義。

為了解決上述的技術問題，本發明提供了一種抵抗單方向不均勻磁場(尤其是大的線性不均勻磁場)的超快速核磁共振二維J譜方法，包括如下步驟：

1)將檢測樣品裝入標準5mm樣品管中，并將該樣品管送入核磁共振譜儀的檢測腔中，然后調用常規一維氫譜序列采集待檢測樣品的一維氫譜；

所述常規一維氫譜序列是集成在核磁共振譜儀中由一個非選擇性射頻脈沖和信號采樣期組成的單脈沖序列；

2)使用所述單脈沖序列測量激發樣品所需的π/2非選擇性射頻脈沖寬度，及使用高斯脈沖序列測量激發樣品所需的π/2選擇性高斯脈沖的脈沖寬度和射頻功率；

3)在核磁共振譜儀上導入本發明所設計的核磁共振脈沖序列，本序列包括選擇激發模塊和重聚采樣模塊；設置兩個選擇激發模塊和重聚采樣模塊的實驗參數，然后進行數據采樣；

所述選擇激發模塊是由一個π/2選擇性高斯脈沖以及與選擇性高斯脈沖同時施加的單方向編碼梯度和兩個補償梯度組成；所述單方向編碼梯度、補償梯度的施加方向與實際檢測中磁場不均勻方向相同；所述選擇激發模塊用于將待測樣品的縱向磁化矢量選擇性地翻轉到xy橫向平面，并將選擇的原子核進動頻率與其空間位置相關聯；

所述的重聚采樣模塊是由重復2N次的采樣模塊構成，每個采樣模塊由與所述單方向解碼梯度同時作用的采樣時間TD和一個非選擇性180°射頻脈沖組成；