L波段三维ESR成像系统的研制(Ⅱ)——L波段三维ESR成像系统

叙述了一个L波段 (1 .0 5GHz)用于ESR和ESR成像的装置 ,用这套自制装置实现了 3DESR成像 .该装置由L波段ESR谱仪、三组梯度场线圈及控制单元和PC机数据采集系统组成 .样品腔是一个 3 环 2 缝再进入式谐振腔 ,可放入直径为 2 0mm、长 30mm的H2 O样品 ,空谐振腔的频率是 1 .0 5GHz.微波振荡频率用自动频率控制 (AFC)的方法自动锁在有载腔的频率上 .梯度场线圈沿X ,Y 和Z 轴产生线性梯度场 ,在中心 40mm球形范围内梯度场强度为 2mT/cm .依照Lauterbur’s方法进行 3DESR图像重建 .用该系统检测了样品中TEMPO氮氧自由基的 3D空间分布 .得到了TEMPO的 2D、3DESR图像、用像素灰度表示的自旋密度分布图及 3DESR CT图像 .

L波段三维ESR成像系统的研制(Ⅰ)——L波段ESR成像的磁场及三维梯度磁场系统

研究并实现了L波段电子自旋共振三维成像 ( 3D EPRI)专用的三维梯度磁场系统 ,主磁场及扫描磁场系统以及相应的驱动控制系统 .梯度场线圈采用在铜板上用电切割方法加工的平板式线圈 ,避免了用铜导线绕制线圈体积较大的缺点 ,从而缩小了主磁场的体积和极间距 .梯度场强度在三维方向上均达到 2 0 0mT/m ,驱动电流为 2 0A .三维空间线性度均优于5 % ;线性区域大于直径 42mm的球形空间 .两磁极间距离为 63mm ,可以容纳通常体积的L波段谐振腔 .主磁场和扫描场线圈固定在同一轭铁架上 .它们可分别产生 1 .6～ 96mT和 0 .2～ 1 6mT的线性变化磁场 .5组磁场线圈 (包括主磁场 ,扫描磁场和三维梯度磁场 )分别由 5台独立的恒流驱动电源控制驱动 .电源通过数据接口由计算机控制 .初步成像实验证明本工作所建立的磁场和梯度磁场系统可以用于EPRI实验 .

L波段三维ESR成像系统的研制(Ⅲ)——L波段谐振腔的研制

描述了一个用于生物样品L波段ESR成像用的谐振腔 ,讨论了在制作、设计过程中几个值得注意的问题 ,该腔为 3 环 2 裂缝再进入式谐振腔 ,可检测直径为 2 0mm长 30mm的H2 O样品 .空腔的共振频率为 1 .0 5GHz.腔的Q值是样品中水含量的函数 ,无载Q大于1 0 0 0 .用插入侧臂的耦合环得到谐振腔与微波桥之间的匹配 ,确定了耦合环直径的最佳值 ,对无载腔其值约为腔臂直径的 1 /3,而对有载腔其值约等于腔臂的直径 .

L波段三维ESR成像系统的研制(Ⅳ)——系统组成与各部分性能指标

报道了自行研制的L波段三维电子自旋共振成像(3D-ESRI)系统的整机结构及各部分性能指标。该系统主要由L波段ESR谱仪、三维梯度磁场装置、数据处理及图像重建软件组成。系统的微波频率为1.05 GHz;最大微波功率500 mW。采用3-环2-缝再进入式谐振腔,无载Q值>1000;最大测量体积为φ20 mm,高30 mm柱状水溶液样品。接收系统采用100kHz锁相放大电路,最大增益可达1×10~6;时间常数0.02 ms～1 s;磁场调制幅度>0.5 mT,最大梯度磁场2 mT/cm;三维梯度线性度均优于5％;稳定度可达10^(-5);主磁场可在1.6～96 mT范围内任意点选择扫场起始点;在0.2～16 mT范围选择磁场扫描宽度,数据系统为12位A/D实现数据采集,三路8位D/A控制梯度磁场,采用滤波反投影法实现图像重建,成像功能包括:二维、三维自旋浓度成像;等浓度线2D图像显示;3D立体和断层图像显示等。对水溶液和固体模型样品进行ESR成像的结果表明:本系统可以开展较大体积生物样品的ESRI研究。

W波段三维近场安检成像系统（英文）

介绍了一套基于频率步进机制的W波段三维近场安检成像系统以及相应的成像算法.W波段信号可以穿透普通衣物,对人员携带的藏匿物品进行成像.成像算法通过在频率波数域进行插值处理可以完全补偿近场的波前曲面.文中阐述了频率波数域的插值过程以及实验数据的预处理过程.成像系统通过发射宽带信号得到高分辨距离像,通过提高工作频率得到高分辨方位像,方位向分辨率优于5 mm.成像实验结果表明该系统性能优于现有的Ka波段成像系统.

FDTD方法及其在多注电子光学系统研究中的应用

采用时域有限差分(FDTD)方法对L波段100kW多注速调管的单个电子枪进行三维模拟计算,通过设置最小网格尺寸和发射时间间隔,得出的电流和导流系数与采用EGUN等软件计算的结果相一致,通过从MAFIA中导入三维磁场数据,模拟了位于径向不同位置处电子注通道的电子轨迹,研究发现在磁场均匀性较好的情况下,位于径向不同位置处的电子轨迹相差很小,同时讨论了如何减少模拟时间的问题。本文最后计算了多个注的电子枪,求得了电流值和导流系数,从中导入数据可以分段模拟多注速调管高频互作用段的注波互作用,以及收集极区域的电子发散。