L波段三维ESR成像系统的研制(Ⅴ)——灵敏度与分辨率实验及系统总性能指标

实验确定了自行研制的L波段三维电子自旋共振成像 ( 3D ESRI)系统的检测灵敏度及成像分辨率指标 .用Tempo水溶液模型测量灵敏度结果表明 :样品体积为1 0mm ,高 30mm ,测量浓度 1× 1 0 - 4 mol/L水溶液的信噪比为S/N =4∶1 ;加梯度磁场后 ,样品浓度需 >5× 1 0 - 4mol/L ,样品体积为1 9mm ,高 30mm时 ,获得的投影谱的信噪比可满足图像重建的需要 .用DPPH固体样品确定的成像分辨率结果 <1mm .文中还对ESRI系统的各项总体性能做了归纳总结 .

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(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。