电子顺磁共振技术应用及进展
第32卷第5期2013年5月
实验室研究与探索
RESEARCH AND EXPLORATION IN LABORATORY
Vol．32No．5May 2013
·实验技术·
电子顺磁共振技术应用及进展
王翠平，叶
柳
，谢安建，李
广，李爱侠，张子云，张
惠
（安徽大学物理与材料科学学院，安徽省信息材料与器件重点实验室，安徽合肥230039）摘
要:电子顺磁共振(EPR )波谱技术是一种新的检测方法，用于检测顺磁性离子、自由基及顺磁性配合物分子的结构。近几年又发展成为一种操控自旋电子材
料内部原子核外单电子自旋状态手段，用于单电子自旋相干态的制备，实现量子运算和信息传输。目前文献中报道EPR 在化学、物理、生物和医药领域的应用很多。针对当前EPR 在不同领域的应用，综述了EPR 技术的应用原理和进展，为更好地将EPR 技术应用在量子物理、配合物化学、自由基生物学、医学、药学等领域提供参考和借鉴。
关键词:电子顺磁共振;电子自旋相干态;自由基捕捉;自选标记
中图分类号：O 4-33文献标志码：A 文章编号：1006－7167（2013）05－0005－03
Progress and Applications of Electron Paramagnetic
Resonance Spectroscopy
WANG Cui-ping ，YE Liu ，XIE An-jian ，LI Guang ，LI Ai-xia ，ZHANG Zi-yun ，ZHANG Hui
（School of Physics and Materials Science ，Anhui University ，Hefei 230039，China ）
Abstract ：In this paper ，in view of the technical application of electron paramagnetic resonance （EPR ），the application principle and development of EPR technology were summarized to provide reference for its applications in quantum physics ，chemistry ，free radicals-biology ，medicine ，and archaeological and materials science fields．Key words ：electron paramagnetic resonance ；electron spin coherence ；free radical trap ；spin label
收稿日期：2012－10－09
基金项目：国家自然科学基金资助项目（50973001，2117300）；安徽大学2012校级教学研究项目资助（JYXM201238，
JYXM201231）作者简介：王翠平（1971－），女，安徽蒙城人，博士，高级实验师，主要研究方向为有机/无机复合材料制备和磁共振波谱研究。
Tel．：055-38613196；E-mail ：wangcp@ahu．edu．cn
0引言
电子顺磁共振（EPR ）波谱技术是现代高新技术材料的性能测试手段之一，是一项检测具有未成对电子
样品的波谱方法
［1-2］
。即使是在进行的化学和物理反应中，它也能获得有意义的物质结构信息和动态信息，
且不影响这些反应。目前已在物理学、化学、生物学、生物化学、医学、环境科学、地质探矿等许多领域得到广泛应用，
EPR 是弥补其他分析手段的理想技术。EPR 技术最初是物理学家用来研究某些复杂原子的电子结构、晶体结构、原子偶极矩及分子结构等问题。后来化学家和生物学家把EPR 技术引入化学和生物学领域，用来阐明复杂的有机化合物中的化学键和电子密度分布以及动植物中存在自由基等问题。20世纪70年代以来，美国、日本和德国等发达国家都在不断进行仪器的改进和技术创新，已经将EPR 技术广泛应用到许多领域。20世纪末，世界上EPR 技术发展更加活跃，进入了脉冲、多频和活体EPR 等技术发展的新时代。而且通过学科交叉，
EPR 与分子学、NMR 以及其他技术方法结合，在更加广泛和深入的层次上开展应用研究。与此相比，这段时间我国的EPR 波谱技术的发展较为缓慢，研究工作处于不太先进的水平。但是近几年来，随着我国国民经济的迅速发展，对科技方面的投资也越来越多，目前北京大学、清华大学、四
实验室研究与探索
第32卷
川大学、厦门大学和中国科技大学等十几所高校率先
投入了EPR 应用方面的科学研究
［3-4］
。为了促进我国EPR 技术的发展和整体学术水平的提高，中国科技大学先后于2011年4月和2012年4月组织召开“中国电子顺磁共振波谱学学术研讨会”
。研讨会的目的是：通过学术交流，了解并分析我国EPR 波谱学应用
研究和谱仪研制在国内外的现状，剖析当前EPR 波谱学研究存在的瓶颈问题；探讨和凝炼我国未来物理、化学、材料科学、环境科学、生命科学和医学等学科在此领域中的发展方向；探讨EPR 领域高水平人才培养等问题。
1EPR 技术的原理
EPR 的基本概念如图1所示，物质的顺磁性是由
分子的永久磁矩产生的。根据保里原理：每个分子轨道上不能存在2个自旋态相同的电子，因而各个轨道上已成对的电子自旋运动产生的磁矩是相互抵消的，只有存在未成对电子的物质才具有永久磁矩，它在外磁场中呈现顺磁性。电子自旋产生自旋磁矩：μ=g e β，其中：β是玻尔磁子；g e 是无量纲因子，称为g 因子；自由电子的g 因子为g e =2．0023，单个电子磁矩在磁场方向分量μ=（1/2）g e β。当电子自旋处于外磁场H 的作用下时，有2个可能的能量状态：即E =?1/2（g e βH ），如图1所示，能量差ΔE =g e βH 。这种现象称为塞曼分裂（Zeeman splitting ）。如果在垂直于H 的方向上施加频率为h υ的电磁波，当满足下面条件：
h υ=g e βH
（1）
处于两能级间的电子发生受激跃迁，导致部分处于低能级中的电子吸收电磁波的能量跃迁到高能级中，于是就产生了顺磁共振现象。受激跃迁产生的吸收信号经电子学系统处理可得到EPR 吸收谱线（对应于图1中虚线），
EPR 波谱仪记录的吸收信号一般是一次微分线型，或称一次微分谱线（即测试后得到数据曲线，对应于图1中实线）
。
图1电子自旋能级分裂及能级吸收曲线示意图
如图1中吸收及微分曲线所示，g 值可由下式计算得出，
g =
hv βH
=0．07145
v
H （T ）（2）
式中，H 值对应的即为吸收曲线最高点，也就是微分曲线中峰顶和峰谷中间对应的磁场H 值。由此便可计算出g 因子。由g 因子可大致判断所测试元素原子所处的化学环境及电子的状态。
2EPR 的应用研究进展
由于电子自旋相干、自旋捕捉、自旋标记、饱和转
移等电子顺磁共振和顺磁成像等实验新技术和新方法
的建立，EPR 技术很快在物理、化学、自由基生物学、医药学、环境科学、考古学和材料科学等领域中获得广
泛的应用。实现了固体样品的电子自旋与核自旋退相干时间大幅度延长，以及从常规自由基到短寿命自由基的检测；从顺磁性物质（自由基，顺磁性金属离子）到自旋标记的非顺磁性物质的检测；从体外自由基到细胞、组织和体内自由基的检测；开展病理和药理过程的分子基础研究；建立抗氧化剂活性的EPR 研究和筛选方法；进行自旋标记物、靶向自旋捕捉技术和自旋捕捉剂的研究与制造；在开展科学基础研究的同时，还注意有很强应用价值的考古年代和香烟自由基的EPR 测定等等。下面列举了其中的几个方面加以说明。2．1EPR 在量子操控和量子计算方面的应用量子计算具备经典计算所无法比拟的优势和前景。用EPR 进行量子操控和量子计算的方法是，将自旋电子材料作成芯片，通过对其施加微波脉冲，实现其原子外层单电子自旋态的操控并对电子自旋态进行编码，利用电子自旋态编码进行量子运算。由于自旋的固态量子计算相干时间长，逻辑门操作速度快，单量子
比特读出等优点，成为研究的热点。杜江峰等［5］
使用脉冲电子顺磁共振谱仪开展了相关研究，用最多7个微波脉冲把一种叫丙二酸的材料里的电子自旋的相干时间从不足二千万分之一秒提高到了近三万分之一秒，这个时间已经能够满足一些量子计算任务，在国际上首次利用最优动力学解耦技术提高固态体系中电子自旋的相干时间，将电子自旋退相干时间从0．04μs 提高到了30μs ，发表在《Nature 》杂志上。他们还首次将动力学解耦技术成功应用到保护两体纠缠，在掺杂磷原子的单晶硅样品中，将赝纠缠寿命从0．4μs 提高
到了30μs ［6］
。该小组还自主研制S 波段光探测磁共振谱仪，实现了对单电子自旋态的制备、操控以及读
取，探索了该物理体系进行量子计算的潜力［7］
。2．2
自由基中间产物的直接检测和分析
用EPR 检测自由基是一种快速的、直接有效的方
法，实验中将所得EPR 波谱中相应吸收峰的g 因子计算出来，通过与标准值比较，估算是哪种自由基，再通过化学手段消除自由基以验证上面的推断。目前有一
6
第5期王翠平，等:电子顺磁共振技术应用及进展
些自由基在室温下比较稳定，可直接应用EPR波谱仪获取信号，譬如，检测富勒烯C80与金属Sc反应形成的负离子自由基Sc3C2包括C80的EPR信号［8］。结合低温技术研究了光合作用反应电子传递链中的自由基中间产物。很有特色的研究是发展EPR专用原位电化学自由基反应池表征电极反应的自由基。对含碳无机化合物辐照形成中间自由基产物的测量是EPR考古年代方法的实质，它可以应用于大型水电站和建筑群选址的参考。
2．3瞬态自由基的EPR检测方法及应用
自由基捕捉技术与EPR相结合的方法具有检测灵敏度高、特异选择性强和分析结果可靠等优点，被广泛用于寿命短、稳态浓度低的瞬态自由基的检测，在许多涉及细胞甚至动物体系以及化学反应机制的研究中都得以广泛应用。瞬态自由基的EPR检测的实验方法是：首先设计并合成一种能够捕获自由基的探针分子，这种探针分子必须能够快速捕获反应过程中产生的瞬态自由基，然后用EPR对捕获反应加合物的分子结构进行解析，通过逐一鉴定EPR谱线上各峰对应组分结构，推断并鉴定。刘峻等研究缺血停博150min 后的兔心脏，在低温下的EPR谱图，分析心肌缺血、巨噬细胞呼吸爆发等病理过程产生的活性氧自由基，认为氧自由基可能来自于线粒体中呼吸链上泛醒的氧化还原反应［9］；研究人员还在细胞和分子水平探索性地研究自由基的调控，论证了胰岛素诱导神经细胞释放一氧化氮信号的过程［10］，活性氧自由基与基因表达的关系［11］；开展针对光、电反应等一系列化学过程中产生的活性自由基中间体的系统研究［12］和环境科学中金属配合物光化学耦合、光退变的自由基中间过程［13］的研究。针对高等植物光合作用过程产生的活性氧自由基的分子机制与氧化应激损伤作用［14］，为发展并完善该技术方法而设计并制备了一系列具有高自由基捕获效率，有一定生物靶向性功能的新型自由基捕获探针［15］。自由基捕捉技术也用于香烟燃烧过程中产生的自由基的检测，以便于分析吸烟和疾病的关系。2．4顺磁离子配合物的EPR谱研究
顺磁离子配合物的EPR谱研究是将顺磁性金属离子作为结构探针，与蛋白质等有机物结合，形成配位结构，通过研究顺磁离子配合物的EPR图谱能够获取配合物的分子的自旋态、配位结构和电子能级等重要信息。顺磁性离子EPR波谱的解析依赖于配合物的构型与d电子及缺陷的分布，通过对理论计算的方法的研究，能够较为深入地解析多种过渡金属离子及其化合物在不同配位场作用下的EPR信号特征及催化性能研究［16］。研究者还对Cu2+离子络合物和含（MnO
6
）8－及杂核过渡金属络合物开展了系列的EPR 及电核双共振（ENDOR）研究［17］，观察到Cu2+配合物表现比较强的共价特性；而VO2+配合物则表现比较强的离子特性。还开展了无机化合物在催化过程中电子转移的机理研究。
2．5EPR的医、药学应用研究
EPR波谱技术在医学和药学中的应用一直是世界各国EPR技术研究的重要内容。由于ESR只能检测顺磁性物质，但是大部分生物物质，例如细胞膜、蛋白质、核酸等都不是顺磁性的。为了扩大ESR的应用范围，McConnell等引入自旋标记的概念和方法［18］。所谓自旋标记，是将一顺磁性报告分子添加到被研究的体系中，借助报告分子的ESR波谱特征来反映该分子周围的物理环境和化学性质及其变化和规律。使用自旋标记技术的关键是自旋标记物的合成，目前已经合成的自旋标记物有100多种。自旋标记物合成之后，还要通过EPR检测和波谱分析才能实现对非顺磁性的生物分子的EPR研究。现在自旋标记技术已经广泛应用于生物学的各个领域，而且自旋捕捉又可以捕捉短寿命的活性氧自由基，因此这种技术推动了与自由基相关的疾病的病理和药理过程分子机制的基础研究。用自由基医学学说补充阐明我国传统的中医药理论，为中医药现代化作出努力。临床也证明了某些疾病与氧化应激损伤有关，因此人们很重视对天然的、人工合成的抗氧化剂筛选与评价抗氧化性能方法的研究［19］，例如，俞开潮等采用停流技术追踪维生素C抗氧化反应的动力学过程，实测反应速度常数，也总结出比较完整的用EPR技术筛选抗氧化剂的方法。
3结语
EPR技术用在物理上，研究某些复杂原子的电子结构、晶体结构、偶极矩及分子结构等问题。EPR技术用在化学和生物上，能够探测自由基用来考古、动物细胞体系以及化学反应机制的研究。EPR技术用在医学上，可以通过自旋捕捉来捕捉短寿命的活性氧自由基。
参考文献（References）：
［1］裘祖文．电子自旋共振波谱［M］．北京：科学出版社，1980：15-26．
［2］徐元植．实用电子磁共振波谱学—基本原理和实际应用［M］．北京：科学出版社，2008：12-45．
［3］卢景雰，刘扬．中国电子顺磁共振（EPR）发展50年回顾［J］．波谱学杂志，2011，28（4）：564-571．
［4］温旭杰，黄璞，耿建培，等．X波段脉冲电子顺磁共振谱仪的矩形腔与微型平面腔的设计［J］．波谱学杂志，2011，28（4）：
5438-446．
［5］Du J F，Rong X，Zhao N，et al．Preserving electron spin coherence in solids by optimal dynamical decoupling［J］．Nature，2009，461
（7268）：1265-1268．（下转第25页）
7
第5期吴传保，等:一元酸对乳酸缩聚的调聚
作用
图7乙酸酐存在条件下乳酸缩聚产物的1H NMR谱图
部分乙酸酐逸出。
3结语
高相对分子质量聚乳酸适用于对强度要求较高的应用领域，而相对分子质量不是很高的聚合度可控的聚乳酸则在精细化工、功能高分子等领域具有重要的潜在应用。如果能够通过直接缩聚法合成具有特定聚合度的聚乳酸，则将开辟通过缩聚直接合成聚乳酸基功能高分子的新领域。通过对3种一元酸存在条件下的乳酸缩聚实验表明，加入挥发性的低活性一元酸时，实际聚合度与理论聚合度偏离最大；加入高活性一元酸时，实际聚合度与理论聚合度最接近；而加入非挥发性低活性一元酸时，由于羟基与羧基官能团相对量的改变，对聚乳酸聚合度具有调控作用，可以抑制聚乳酸聚合度的提高，但实际聚合度低于理论聚合度，需要进一步优化反应工艺以提高聚合度。本实验的研究内容为改进特定聚合度聚乳酸的直接缩聚合成方法，提高聚乳酸聚合度控制的精度提供了前期研究基础。参考文献（References）：
［1］赵筱，李坤朋，赵锦芳，等．高光学纯度L-乳酸工程菌的构建及其蔗糖发酵［J］．食品与发酵科技，2012，48（5）：40-45．［2］田康明，周丽，陈献忠，等．L-乳酸的发酵生产和聚L-乳酸的化学加工［J］．中国生物工程杂志，2011，31（2）：102-115．［3］高佳，李琳琳，杨翔华，等．合成高分子聚合物生物降解研究进展［J］．塑料科技，2012，40（10）：91-95．
［4］田小艳，张敏，张恺，等．化学合成生物降解高分子材料的研究现状［J］．化工新型材料，2010（2）：1-3．
［5］颜静，高岩，王清，等．明胶/聚乳酸复合纤维膜的制备、表征及作为角膜细胞载体的评价［J］．高等学校化学学报，
2012，33（2）：389-394．
［6］魏安方，王娟，凤权，等．左旋聚乳酸/氟尿嘧啶复合纳米纤维膜的制备［J］．纺织学报，2011，32（12）：6-9．
［7］王玉，陈立成，陈关玉，等．环境友好聚乳酸复合发泡材料的研究进展［J］．化工新型材料，2010（11）：12-14．
［8］沈珺，仲玉，魏荣卿，等．PMMA-PLA-PMMA三嵌段共聚物的制备［J］．南京工业大学学报（自然科学版），2012，34（5）：22-25．［9］蒋岩岩，秦静雯，王鸿博．壳聚糖/聚乳酸复合纳米纤维的制备及抗菌性能研究［J］．材料导报，2012，26（18）：74-76．
［10］陈康，王大平，熊建义，等．TGF-β1诱导分化的兔BMSCs复合左旋聚乳酸\β-磷酸三钙多孔支架材料体外研究实验［J］．中
国临床解剖学杂志，2012，30（5）：543-547．
［11］王艺峰，连鑫鑫，吴仲岿，等．羧甲基香菇多糖表面修饰的聚乳酸材料的表面性能研究［J］．高分子学报，2012（10）：1164-1169．［12］汪燕，彭少贤，李敏立，等．聚乳酸的直接缩聚、改性及应用研究现状［J］．化工新型材料，2010（11）：35-38．
［13］李霞，刘晨光．直接熔融缩聚法合成聚L-乳酸［J］．合成纤维，2011，40（4）：20-23．
［14］刘刚，王锐，张大省，等．D，L-乳酸聚合工艺研究［J］．合成纤维工业，2007，30（3）：
檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿
10-12．
（上接第7页）
［6］Wang Y，Rong X，Feng P B，et al．Preservation of bipartite pseudoentanglement in solids using dynamical decoupling［J］．
Physical Review Letters，2011，106（4）：040501．
［7］Shi F Z，Rong X，Xu N Y，et al．Room-temperature implementation of the deutsch-jozsa algorithm with a single electronic spin in di-
amond［J］．Physical Review Letters，2010，105（4）：040504．［8］侯磊田，殷春浩，于海文，等．时间分辨电子顺磁共振技术［J］．波谱学杂志，2011，28（4）：534-539．
［9］Bao H，Zhang C X，Kawakami K，et al．Acceptor side effects on the electron transfer at cryogenic tempera-tures in intact photosystem II
［J］．Biochimica et Biophysica Acta（BBA）-Bioenergetics，2008，
777（9）：109-115．
［10］Ma Y H，Xie J，Zhang C X，et al．Three-stage refolding/unfolding of the dual-colorβ-subunit in R-phycocyaninfrom Polysiphonia
urceolata［J］．Biochem Biophys Res Commum，2007，352（3）：
787-793．
［11］Zhou Q，Zhuang L，Liu J T，et al．Electrochemical in situ electron spin resonance，conductance，and atomicforce microscopy studies of
poly-o-phenylenediamine［J］．The Journal of Physial Chemistry C，
2009，113（26）：11346-11350．［12］蔡余，王永健，王健，等．抗氧化剂活性的电子顺磁共振（EPR）研究［J］．化学进展，2011，23（9）：1959-1970．
［13］Li H T，Zhao B L，Hou J W，et al．Two-peak kinetic curve of the chemilumine scence in phorbol-induced mac-rophage［J］．Biochem
Biophys Res Commun，1996，223（2）：311-314．
［14］Guo Q，Zhao B L，Lester Packer．Electron spin resonance study of free radicals formed from a procyanidin-rich pine（Pinus maritima）
bark extract，Pycnogenol［J］．Free Radical Biology＆Medicine，
1999，27：1308-1312．
［15］Wei Q．Investigations of the EPR and optical spectra for VO2+in C3H7NO2powders［J］．Acta Physica Polonica A，2010，117：962-
964．
［16］Sun T，Lu M．Band-structure modulation of SrTiO3by hydrogenation for enhanced photoactivity［J］．Applied Physics A，2012，108（1）：
171-175．
［17］赵安庆，王敏杰，朱连轩．四方八面体络离子（MnO6）8－电子顺磁共振参量的研究［J］．合肥工业大学学报（自然科学版），
2010，33（5）：777-779．
［18］Yuan Z Ri，Liu B Y，Yuan L，et al．Evidence of nuclear localization of neuronal nitric oxide synthase in culturedastrocytes of
rats［J］．Life Sciences，2004，74（6）：3199-3209．
52
MRI数据预处理流程资料讲解
数据处理基本流程 由于MRI是断层扫描，耗费时间较长，患者在进行MRI扫描的时候不可避免的会头部挪动，导致照射出来的图像不能一一映射；不同人的头颅，脑部大小，形状都会有所差异，获得的MRI图像也千差万别，无法对其进行对比。所以我们就必须用一种算法将所有的MRI图像进行空间转换到一个比较标准的空间（目前使用较多的是被神经学家广泛认可的Talairach坐标系）将各个解剖结构一一对应后，再与标准化图谱或者不同个体之间相互比较（目前使用的是Talairach-Tournoux图谱） 本文使用的是SPM软件和MRIcro软件处理图像数据，将MRI图像进 行数据分析。 数据分析的基本流程： （1）数据预处理：○1图像格式转换○2slice timing获取时间校正○3realign头动校正○4Coregister不同成像方法间的图像融合○5nomalize 不同被试之间的图像标准化(归一化）○6smooth空间平滑《2 3 4统称图像的空间变换》 （2）模型构建与参数估计：○:1建立统计模型○2将数据应用于统计模型○3进行参数统计得到单个被试的结果，多个被试的组分析 数据预处理 SPM是一款以MATLAB为平台的软件，所以使用SPM前一定要安装MATLAB。打开MATLAB软件，界面如下：
1.图像格式转换。 在进行数据预处理第一步要先将图像格式转换成SPM可以识别的ANALYZE格式。转换之前先将原始数据放在MATLAB下面的mri image文件夹下，将路径设置成D：\MATLAB\work\mri image\ 设置过程如下： 点击红色方块所指的按钮，在弹出的窗口中选择工作路径，按确定按钮即可。 设置完工作路径后，利用如下方法，将SPM2及其所有子文件夹添加到MATLAB的搜索途径中（1.点击file按钮，在下拉菜单选择set path2.在弹出的路径设置窗口点击"Add Folder"浏览并选择目标文件夹，eg:D:\spm2\3.点击save按钮4.点击close按钮,完成添加） 在打开SPM之前，应先确定默认变量的设置是否准确，具体做法如下：1.在matlab命令窗口输入“edit spm_defaults"打开spm_defaults.m文件2.查看defaults.analyze.flip条目，确认defaults.analyze.fip值是否为1，若不是，改成1 打开SPM：在matlab命令窗口输入“spm"回车后出现下面窗口，按黄色长方形覆盖的按钮，方可打开SPM软件（或者直接输入spm fmri即可打开）
第二届动物磁共振脑影像数据处理班
第二届动物磁共振脑影像数据处理班 思影科技有限公司将于2018年10月10日--2018年10月14日(周三-周日)举办第二届动物磁共振脑影像数据处理班（详见课表安排）。 1、培训简介 近年来，世界各国都颁布了各自的脑科学计划，旨在探究大脑运作的神经机制，以推动神经、精神疾病临床、人工智能等领域的发展。运用功能、DTI等磁共振成像技术，各国研究者已取得了广泛成就，顶级期刊上磁共振脑成像相关研究也屡见不鲜。人类磁共振研究虽占据主流，然而一些特殊工作只适合动物研究，因此，针对啮齿类、以及一些非人灵长类动物的研究得到了重视。目前，结合基因、光遗传等技术，基于动物模型的磁共振成像已在抑郁症、卒中、疼痛、老年退行性疾病等领域取得进展，为推动脑科学研究的发展起到了极大的作用。动物磁共振研究和人类具有差异，如脑结构的不同等等，因而数据分析成为了啮齿类动物磁共振脑影像研究者们的难题。 为此，思影科技拟举办动物磁共振脑影像数据处理培训班，欢迎致力于动物磁共振脑影像的研究者参加，希望通过此次培训，熟练掌握数据处理技能，为开展的研究项目助力。 2、培训对象 本次培训班面向的对象是一些希望利用动物磁共振脑影像进行科研的医生、研究人员等，培训班实行小班教学，授课、操作、指导及问题解决一体化，最终努力使参会学员达到能够独立进行数据处理的目的。 培训内容主要包括：MATLAB/Linux基础、Rat fMRI数据处理、Rat脑功能指标计算及其统计分析、Rat VBM分析、Rat DTI数据处理和基于ROI的脑影像分析、Rat概率性纤维束追踪等。 注：如方便，请于会议开始前一天到达会场（9:00-21:00）熟悉场地及安装软件、拷贝资料等事宜。 3、课程安排
光泵磁共振实验数据处理
光泵磁共振实验数据处理
作者: 日期:
光泵磁共振实验数据处理 观察光泵磁共振现象: 测量超精细结构因子及地磁场水平分量 、原始数据处理 水平场 电流I /mA B 直/ T (Ru85)/ K Hz (R u 8 7)/KH z 扫场方向 扫场方向 平均值 扫场方向 扫场方向 平均值 30 0 0.0 0 7 7 62.5 1 3 50 0. 3 947 87 06 400 0. 5 104 8 976.5 8. 5 450 0. 12 1 1 62 1 087 1. 5 5 0 0 0 . 22 127 2 11 9 7 1 6 89 1 90 3 1796 550 0. 3 6 20 6 1 1 953.5 其中，外加水平直流场 B 直 二16厂N 10 7T 5 r
、R u85数据线性拟合处理 1、线性拟合结果 Ru85数据线性拟合图 拟合结果为：=1 1 0. 2 2 0+ 4.682 106 B 直 KHz 2、根据二K+AB 直 得出 K=11 0.2 20, A = 4.682 1 06 。 /KHz 1300 - Equati on y = a + b*x Adj. R-Square 0.99996 Value Sta ndard Error A In tercept 110.22036 2.77776 A Slope 4.68175E6 13819.42851 1200 一 1100 1000 900 - 800 0.00014 0.00016 0.00018 0.00020 0.00022 0.00024 /T
大物实验～～核磁共振 实验数据处理
实验数据处理： 谐振频率ν=9053MHz 2.用非逐点调谐法测出I-B曲线，计算B ?和g因子
由上曲线可知：25.1r I A μ≈，315.0r B mT ≈ 0I = 48.754.6 51.72 A A μμ+=(取两侧最大值的平均值) 利用公式：1/2002/()r r I I I I I =+，计算可得：1/2002/()33.79r r I I I I I A μ=+= 则由数据和图可知: 26 B mT ?≈ 由公式 22B r r B g B g B μπν πνγγμ== = 及 可得， 查表知:226.58210MeV s -=??，1115.78810B MeV T μ--=??， 并且已求得9053MHz ν=，代入有： 622311 2905310 6.58210 2.05315.010 5.78810g π---????==??? 第二组数据如下 (反向由大到小测量) ：
由上曲线可知：26.5r I A μ≈，308.0r B mT ≈ 0I = 53.855.0 54.42 A A μμ+=(取两侧最大值的平均值) 利用公式：1/2002/()r r I I I I I =+，计算可得：1/2002/()35.70r r I I I I I A μ=+= 则由数据和图可知: 27 B mT ?≈ 由公式 22B r r B g B g B μπν πνγγμ== = 及 可得， 查表知:226.58210MeV s -=??，1115.78810B MeV T μ--=??， 并且已求得9053MHz ν=，代入有： 622311 2905310 6.58210 2.10308.010 5.78810 g π---????==??? 由以上所得两组数据的结果求平均值得：
核磁共振实验报告及数据
核磁共振实验报告及数据核磁共振实验报告及数据 2011年04月20日核磁共振1了解核磁共振的基本原理教学目的2学习利用核磁共振校准磁场和测量g因子的方法3理解驰豫过程并计算出驰豫时间。重难点1核磁共振的基本原理2磁场强度和驰豫时间的计算。教学方法讲授、讨论、实验演示相结合。学时3个学时一、前言核磁共振是重要的物理现象。核磁共振技术在物理、化学、生物、医学和临床诊断、计量科学、石油分析与勘探等许多领域得到重要应用。自旋角动量P不为零的原子核具有相应的磁距μ而且其中称为原子核的旋磁比是表征原子核的重要物理量之一。当存在外磁场B时核磁矩和外磁场的相互作用使磁能级发生塞曼分裂相邻能级的能量差为其中hh/2πh为普朗克常数。如果在与B垂直的平面内加一个频率为ν的射频场当时就发生共振现象。通常称y/2π为原子核的回旋频率一些核素的回旋频率数值见附录。核磁共振实验是理科高等学校近代物理实验课程中的必做实验之一如今许多理科 院校的非物理类专业和许多工科、医学院校的基础物理实验课程也安排了核磁共振实验或演示实验。利用本装置和用户自备的通用示波器可以用扫场的方式观察核磁共振现象 并测量共振频率适合于高等学校近代物理实验基础实验教 学使用。二、实验仪器永久磁铁含扫场线圈、可调变阻器、探头两个样品分别为、和、数字频率计、示波器。三、实
验原理一核磁共振的稳态吸收核磁共振是重要的物理现象核磁共振实验技术在物理、化学、生物、临床诊断、计量科学和石油分析勘探等许多领域得到重要应用。1945年发现核磁共振现象的美国科学家Purcell和Bloch1952年获诺贝尔物理学奖。在改进核磁共振技术方面作出重要贡献的瑞士科学家Ernst1991年获得诺贝尔化学奖。大家知道氢原子中电子的能量不能连续变化只能取分立的数值在微观世界中物理量只能取分立数值的现象很普通本实验涉及到的原子核自旋角动量也不能连续变化只能取分立值其中I称为自旋量子数只能取0123?6?7等整数值或1/23/25/2?6?7等半整数值公式中的h/2π而h为普朗克常数对不同的核素I分别有不同的确定数值本实验涉及质子和氟核F19的自旋量子数I 都等于1/2类似地原子核的自旋角动量在空间某一方向例如z方向的分量也不能连续变化只能取分立的数值Pzm 。其中量子数m只能取II-1?6?7-II-I等2I1个数值。自旋角动量不为零的原子核具有与之相联系的核自旋磁矩其大小为 1 其中e为质子的电荷M为质子的质量g是一个由原子核结构决定的因子对不同种类的原子核g的数值不同g称为原子核的g因子值得注意的是g可能是正数也可能是负数因此核磁矩的方向可能与核自旋动量方向相同也可能相反。由于核自旋角动量在任意给定z方向只能取2I1个分立的数值因此核磁矩在z方向也只能取2I1个分立的数值。2 原子核的磁
电子顺磁共振谱仪
电子顺磁共振谱仪 童伟 (2009-09-06) 强磁场科学中心EPR 性能 仪器型号：EMX-10/12 plus 制造厂商：德国Bruker 公司 主要技术指标： 磁场强度：磁极距72mm 时，最大1.45T 扫场分辨率：128000点 微波频率：X-波段 9.2-9.8GHz 灵 敏 度：1.5×109自旋数/G 液氮变温：100K －700K 液氦变温：1.8K －300K 电子顺磁共振(electron paramagnetic resonance , EPR)又叫电子自旋共振(electron spin resonance , ESR)，于1945首次被Zavoisky 在固体中检测到。由于高灵敏度以及对被测对象无破坏和介入的特点，使得它成为理想的分析手段之一。事实上，现在EPR 已经被广泛应用到物理，化学，材料，生物和医学等许多领域。 1. 基本物理 电子顺磁共振是物质中彼此孤立或相互作用很小的未成对电子系统的共振现象，经典的描述方式把电子顺磁共振看成是自由电子磁矩，原子或分子磁矩绕恒定磁场的Larmor 进动。量子力学则描述为由恒定磁场下产生的Zeeman 分裂能级间的量子跃迁。 我们知道，电子具两种自旋量子态1/2s M =±，相应的自旋磁矩也有两种取向－向“上”和向“下”。这样在外加磁场下0B (磁场方向为向上)，就形成两个能级为 0012 B s B E g B M g B μμ==± (1.1) 其中g 是朗德因子，B μ是波尔磁子。1/2s M =-对应自旋磁矩平行于外场能量低， 图 1 自旋态能量随外加磁场变化示意图。
图 3 EPR 共振信号。 1/2s M =+对应自旋磁矩反平行于外场能量高。微波可以看成光量子，能量为E h ν=，当微波的能量等于两个自旋态能级差时就发生共振吸收，即 0B h g B νμ= (1.2) 因此对于自由电子自旋，产生电子顺磁共振的角频率为0/(2)B νγπ= ，旋磁比 1111/ 1.7608610e B g rad s T γμ--=-=-???。 由1.2式可以知道，有两种方式来获得共振信号。一种是固定频率，扫场；一种是固定磁场扫频率。商业的EPR 谱仪一般是前者。图一是Zeeman 分裂的能级差随外磁场变化以及共振吸收示意图。 在实际的研究对象中，未成对电子自旋的主要来源有两大类：（1）过渡金属离子或原子，它们具有未填满的d 电子或f 电子壳层，这些离子（原子）称为顺磁离子（原子）。（2）金属或半导体中的导电电子，有机物的自由基，晶体缺陷（如位错）和辐照损伤（如色心）的外层电子或共有化电子。这些电子不再是自由电子，所要满足的共振条件仍是1.2式，不过g 因子不再是自由电子的值，磁场项将包括样品内的等效内场项。这些变化正是需要分析研究的内容。简单来说，研究掺杂顺磁离子的晶体的顺磁共振波谱，可以获得顺磁离子的基态能谱，顺磁离子所在晶位的点对称性，顺磁离子的驰豫以及基质晶体的相变等信息。研究半导体中的施主和受主杂志，顺磁离子掺杂，辐照损伤和晶体缺陷引起的电子顺磁共振可以得到有关半导体能带结构和导电机制的资料。在化学中，自由基或三重态分子具有短寿命，化学活性高，不稳定等特点，电子顺磁共振不仅可以检测它们的存在，测定它们的浓度或含量，确定未成对电子云密度在自由基分子中的分布情况等，并且在研究过程中不改变或不破坏自由基本身。从顺磁共振的超精细分裂还可以获得原子核处或其附件的电子自旋密度及顺磁离子配位络合物的共价键信息。 2. 仪器结构和信号 图2是电子顺磁共振系统的基本结构。其中微波源可以是固态的或电子调速管。商业的 仪器如Bruker 的EPR 系统通常将微波源，隔 离器，衰减器，探测器以及锁相放大器这些信 号产生和测量部件集成一个盒子里称为微波 图 2 电子顺磁共振谱仪基本组成的图示。
核磁共振数据处理软件NUTS的使用说明
核磁共振数据处理软件NUTS的使用说明 核磁共振数据处理软件NUTS主要包括以下几个步骤： 1、调入图谱； 4、FT变换(将FID信号转换成频率域图谱) ； 5、相位调节； 6、基线校正； 7、化学位移定标； 8、积分； 9、画图。 下面就这些步骤中最基本的内容做简单介绍，详细的说明请查阅该软件的Online Help。 1、调入图谱 启动NUTS软件，点击File→Open, 找到核磁数据目录，从该目录或它的子目录中找到名*.fid的文件，调入文件，屏幕上出现FID信号。 4、FT变换 键入“FT”，或点击上方FT图标P，将FID信号转变为频率域谱图。可用右侧滚动条、“PAGE UP”、“PAGE DOWN”或“<”,“>”调节谱峰高度。 5、相位调节 相位调节的方法有三种： a自动相位校正：键入“QP”（有时不能正确调节相位）； c 分段相位校正：点击ZOOM图标，选择某个图谱区域，键入“1” ；选择其他区域，键入“2” 。回车(enter)，键入“PE”，按住左键(left button)，左右移动鼠标，调区域1的相位，右键(right button)调节区域2的相位，完成后回车(enter)退出。 6、化学位移定标 Base Level状态下，按住鼠标左键，出现一红色“十”字光标，将光标移至要定标参考峰（TMS或溶剂峰）处，使竖线与峰重叠，按住左键的同时键入“O”，在出现的对话框中输入参考峰（TMS或溶剂峰）的化学位移值，然后点击OK，即可。必要时可将参考峰放大（方法参见下画图部分）。 8、积分 积分的方法有二种： b 手动积分(manual integral)：Base Level下，键入“ID”，左边滚动条调节积分线高低。如积分线不平，键入“B”，按住鼠标左键(left button)调整积分线左边到水平，按住鼠标右键(right button)到水平，完成后回车(enter)。左
MRI数据预处理流程
MRI数据处理基本流程 由于MRI是断层扫描，耗费时间较长，患者在进行MRI扫描的时候不可避免的会头部挪动，导致照射出来的图像不能一一映射；不同人的头颅，脑部大小，形状都会有所差异，获得的MRI图像也千差万别，无法对其进行对比。所以我们就必须用一种算法将所有的MRI图像进行空间转换到一个比较标准的空间（目前使用较多的是被神经学家广泛认可的Talairach坐标系）将各个解剖结构一一对应后，再与标准化图谱或者不同个体之间相互比较（目前使用的是Talairach-Tournoux图谱） 本文使用的是SPM软件和MRIcro软件处理图像数据，将MRI图像进 行数据分析。 数据分析的基本流程： （1）数据预处理：○1图像格式转换○2slice timing获取时间校正○3realign头动校正○4Coregister不同成像方法间的图像融合○5nomalize 不同被试之间的图像标准化(归一化）○6smooth空间平滑《2 3 4统称图像的空间变换》 （2）模型构建与参数估计：○:1建立统计模型○2将数据应用于统计模型○3进行参数统计得到单个被试的结果，多个被试的组分析 数据预处理 SPM是一款以MATLAB为平台的软件，所以使用SPM前一定要安装MATLAB。打开MATLAB软件，界面如下：
1.图像格式转换。 在进行数据预处理第一步要先将图像格式转换成SPM可以识别的ANALYZE格式。转换之前先将原始数据放在MATLAB下面的mri image文件夹下，将路径设置成D：\MATLAB\work\mri image\ 设置过程如下： 点击红色方块所指的按钮，在弹出的窗口中选择工作路径，按确定按钮即可。 设置完工作路径后，利用如下方法，将SPM2及其所有子文件夹添加到MATLAB的搜索途径中（1.点击file按钮，在下拉菜单选择set path2.在弹出的路径设置窗口点击"Add Folder"浏览并选择目标文件夹，eg:D:\spm2\3.点击save按钮4.点击close按钮,完成添加） 在打开SPM之前，应先确定默认变量的设置是否准确，具体做法如下：1.在matlab命令窗口输入“edit spm_defaults"打开spm_defaults.m文件2.查看defaults.analyze.flip条目，确认defaults.analyze.fip值是否为1，若不是，改成1 打开SPM：在matlab命令窗口输入“spm"回车后出现下面窗口，按黄色长方形覆盖的按钮，方可打开SPM软件（或者直接输入spm fmri即可打开）
如何进行核磁原始数据处理
目前，脑成像数据主要有DTI、fmri、3D三种模态。这些数据在分析前都要进行格式转换，不同公司的扫描仪存储格式也不尽相同。脑成像处理软件也很多，不同软件使用的格式也不一样，所以数据转换是脑成像数据处理的第一步，必须非常清楚。这里主要以siemens的机器为准，介绍在windowx下的MRIcron的dcm2nii转换和MRIConvert转换. 从扫描中心下载的原始数据是以dicom数据格式存在的压缩文件，解压后，得到原始文件。来自siemens的扫描仪的原始文件以“IMA”下为后缀。对于功能像（fMRI）的数据，有多少个TR就有多少个IMA图像文件，即每个IMA文件就是一个完整的volume；对于DTI数据，有n个方向，有m个b0像，就有n+m张IMA图片，即n+m个完整的volume。当然有的DTI数据有的只有一个b0像，有的有6个b0像之多。对于3D结构像数据，如果扫描了128层，就会有128张IMA图像，每张图像就是一张slice，不是volume。 数据转换后，主要有spm2之前使用的Analyze格式，以及fsl和spm5和spm8使用的NifTI_1格式。Analyze格式是成对的hdr
和img文件表示一个3D的volume，而NifTI_1格式可以是3D也可以是4D的，同时可以是hdr和img成对文件，也可以是NifTI_1的nii一个文件。如下：Spm2使用3D Analyze hdr/img；spm5和spm8使用3D NifTI hdr/img.fsl使用NifTI_1的4D的nii格式。 目前数据转换主要有MRIcron的dcm2nii转换和MRIConvert转换。现在一一介绍一下： 在MRIcron的安装目录下，有一个dcm2nii.exe和dcm2niigui.exe，并且分别有：dcm2nii.nii和dcm2niigui.nii两个配置文件。dcm2nii.exe是Dos的命令行操作，而dcm2niigui.exe 是图形界面。我们首先看一下配置文件，用Notepad软件打开，找到一下参数设置： ManualNIfTIConv=1 EveryFile=1 #“1”目录下所有文件都要进行转换 [INT] MinReorientMatrix=255 #这个参数设置为255，不要改动MaxReorientMatrix=1023 其他的参数可以不用管，后面打开界面的时候还可以进行设置。点击dcm2niigui.exe，就打开了界面。首先在output format中选择输出格式：spm5（3D NifTI hdr/img）或者conpressed fsl（4D NifTI nii）格式。然后在下拉菜单help中点击reference，设置输出文件的名字，确保把不同被试的数据区分开。另外一定勾上进行图像的reorient。这个参数比较重要，确定MinReorientMatrix=255后，这
磁共振实验数据SPM8处理流程
磁共振实验数据SPM8处理说明 一、数据准备 为方便后续的数据处理，如果数据分散处理后整合，建议所有处理数据路径保持一致，要统一路径。处理前首先要采用数据转换软件将dicom数据转换成SPM 解析格式，转换时格式请选择NIfTI，可用SPM输入面板中的DiCOM Import模块转换，也可以采用专门的转换软件，如MRIcovert。然后进行数据预处理，预处理结束后到matlab安装目录中备份spm*.ps文件，其中包含了空间校正和标准化的信息，然后进行建模分析。 二、数据处理流程 1：Slice Timing Spm8和以往版本一样，先安装matlab7.1以上版本，然后将spm8文件夹放在matlab安装目录中，我们一般放在toolbox文件夹中，然后启动matlab用菜单中设置路径命令增加spm8的路径并保存。之后我们运行命令：spm fmri，这样将打开spm8的操作界面， 我们称左上侧的窗口为按钮窗口(button window)，左下侧的窗口为输入窗口(input window)，右侧大窗口为树形结构窗口或图形窗口(Tree Building Window or the graphics window)。
Slice Timimg用来校正1个volume中层与层之间获取(采集)时间的差异，对事件相关设计的实验尤为重要。我们在按钮窗口中的预处理面板中点击“Slice Timimg”，将出现如下对话框： 在spm8和spm5中，每一步处理都采用了直观的“树形结构”的面板，如果一个分支项左面有“+”号，你可以双击显示子分支项，如果一个分支项右面有“<—X”号，你必须为之指定选项(否则不能运行该tree)，分支项的选项在其右侧面板指定，而帮助信息则在下面的面板中显示。如果我们处理数据没有特殊需求，我们只关心带有“<—X”项目并完成输入即可，其余均可采用默认设置。另外注意在Tree Building Window的顶部菜单，新增了一个菜单项“TASKS”，在使用批处理分析时非常重要。对上图右侧选项我们做如下设置：Data，点击data并在下面的面板中点击“new session”,这样在data下会出现“session”的分支项，选中该项并点击面板下方的“select files”，然后用spm文件选择器选择你要处理的数据，最后点击“down”。选择数据时可以把静息态、数值任务和物理大小任务分为三个session来选（data——new session——session），也可以作为一个session来选，结果是一样的。 Number of Slices，我们输入每祯图像的层数，如“32” TR，我们输入重复时间，一般为2秒，我们输入“2” TA，是每祯图像获取第一层开始到获取最后一层图像的时间间隔，我们输入TR-TR/nslice，可直接输入公式，如我们输入“2-2/32”
光磁共振实验的数据处理
五、数据记录与数据处理 水平场：0.201A 垂直场：0.015A 共振频率峰谷 水平方向 波峰 波谷 水平方向（正） 527.0kHz 359.2kHz 778.0 kHz 546.0 kHz 水平方向（反） 331.1 kHz 487.4 kHz 505.0 kHz 733.0 kHz 亥姆霍兹线圈参数： 水平场 扫场 垂直场 线圈匝数N/匝 250 250 100 有效半径r/m 0.2676 0.242 0.153 其中85Rb 的共振频率为：527.0kHz, 359.2kHz, 331.1kHz, 487.4kHz 87 Rb 的共振频率为；778.0kHz, 546.0kHz, 505.0kHz, 733.0kHz 85 Rb 共振信号对准波谷时，朗德因子g 及其相对误差： V=（359.2kHz+487.4kHz ）/2=423.3kHz g f =-343-24-4 6.62610423.3109.27100.8610 ??????≈0.35 理论值g f 理论= 3 1 ，相对误差为3 131 -35.0×100%≈5% 共振信号对准波峰时，朗德因子g 及其相对误差： V=（527.0kHz+331.1kHz ）/2=429.05kHz g f =-343-24-4 6.62610429.05109.27100.8610 ??????≈0.36
理论值 g f 理论= 3 1 ，相对误差为1 0.36-313 ×100%≈8% 87 Rb 共振信号对准波峰时，朗德因子g 及其相对误差： V=(778.0kHz+505.0kHz)/2=641.5KHz g f =-343-24-4 6.62610641.5109.27100.8610 ??????≈0.53 理论值g f 理论= 2 1 ，相对误差为2 121 -53.0×100%≈6% 共振信号对准波谷时，朗德因子g 及其相对误差： V=（733.0kHz+546.0kHz ）/2=639.5KHz g f =-343-24-4 6.62610639.5109.27100.8610 ??????≈0.532 理论值g f 理论= 2 1 ，相对误差为1 0.532-212 ×100%≈6.4% 85 Rb 的朗德因子g 及其相对误差： V=（527kHz+359.2kHz+331.1kHz+487.4kHz ）/4=426.18kHz g f =-343-24-4 6.62610426.18109.27100.8610 ??????≈0.35 87 Rb 的朗德因子g 及其相对误差： V=(778.0kHz+546.0kHz+505.0kHz+733.0kHz)/4=640.5kHz g f =-343 -24-4 6.62610640.5109.27100.8610 ??????≈0.53
电子顺磁共振 实验报告
电子顺磁共振实验报告 一、实验目的 1. 学习电子顺磁共振的基本原理和实验方法；； 2. 了解、掌握电子顺磁共振谱仪的调节与使用； 3.测定DMPO-OH的EPR 信号。 二、实验原理 1.电子顺磁共振（电子自旋共振） 电子自旋共振(Electron Spin Resonance, ESR)或电子顺磁共振(Electron Paramagnanetic Resonance,EPR)，是指在稳恒磁场作用下，含有未成对电子的原子、离子或分子的顺磁性物质,对微波发生的共振吸收。1944年，苏联物理学家扎沃伊斯基(Zavoisky)首次从CuCl2、MnCl2等顺磁性盐类发现。电子自旋共振（顺磁共振）研究主要对象是化学自由基、过渡金属离子和稀土离子及其化合物、固体中的杂质缺陷等，通过对这类顺磁物质电子自旋共振波谱的观测（测量因子、线宽、弛豫时间、超精细结构参数等），可了解这些物质中未成对电子状态及所处环境的信息，因而它是探索物质微观结构和运动状态的重要工具。由于这种方法不改变或破坏被研究对象本身的性质，因而对寿命短、化学活性高又很不稳定的自由基或三重态分子显得特别有用。近年来，一种新的高时间分辨ESR技术，被用来研究激光光解所产生的瞬态顺磁物质（光解自由基）的电子自旋极化机制，以获得分子激发态和自由基反应动力学信息，成为光物理与光化学研究中了解光与分子相互作的一种重要手段。电子自旋共振技术的这种独特作用，已经在物理学、化学、生物学、医学、考古等领域得到了广泛的应用。 2.EPR基本原理 EPR 是把电子的自旋磁矩作为探针，从电子自旋磁矩与物质中其它部分的相互作用导致EPR 谱的变化来研究物质结构的，所以只有具有电子自旋未完全配对，电子壳层只被部分填充（即分子轨道中有单个排列的电子或几个平行排列的电子）的物质，才适合作EPR 的研究。不成对电子有自旋运动，自旋运动产生自旋磁矩, 外加磁场后，自旋磁矩将平行或反平行磁场方向排列。经典电磁学可知，将磁矩为μ的小磁体放在外磁场H 中，它们的相互作用能为： E＝-μ· H = -μH cosθ 这里θ为μ与H之间的夹角,当θ= 0 时，E = -μH, 能量最低，体系最稳定。θ=π时，E=μH，能量最高。如果体系从低能量状态改变到高能量状态，需要外界提供能量；反之，如果体系由高能量状态改变为低能量状态，体系则向外释放能量。
光磁共振实验的数据处理
87 Rb 共振信号对准波峰时，朗德因子g 及其相对误差： V=(778.0kHz+505.0kHz)/2=641.5KHz g f =≈0.53-343-24-46.62610641.5109.27100.8610 ??????理论值g f 理论=，相对误差为×100%≈6% 2121 21-53.0共振信号对准波谷时，朗德因子g 及其相对误差： V=（733.0kHz+546.0kHz ）/2=639.5KHz g f =≈0.532-343-24-46.62610639.5109.27100.8610 ??????理论值g f 理论=，相对误差为×100%≈6.4% 2110.532-21 2 85 Rb 的朗德因子g 及其相对误差： V=（527kHz+359.2kHz+331.1kHz+487.4kHz ）/4=426.18kHz g f =≈0.35-343-24-46.62610426.18109.27100.8610 ?????? 87Rb 的朗德因子g 及其相对误差： V=(778.0kHz+546.0kHz+505.0kHz+733.0kHz)/4=640.5kHz g f =≈0.53-343-24-46.62610640.5109.27100.8610 ??????
六、实验结果陈述与总结 本实验的实验操作很简单，因此实验很顺利地完成了，但具体原理要多花时间才能理解。在本次实验中，我们了解并且熟悉了光磁共振的原理以及如何通过使用仪器来完成实验；并且学习了光抽运现象的原理以及如何去测量朗德因子。我认为此次实验的巧妙之处在于通过两个方向的共振频率取平均值从而消除磁场和扫场直流分量的影响。 通过计算可以得到各个数据与理论值的相对误差都约是5%至8%之间，考虑到各种不可避免的环境干扰因素，误差可以接受，所以实验比较成功。 七、思考题 1．为什么要滤去D2光？用π光为什么不能实现光抽运?用D1σ－光照射85Rb将如何？ 答：滤去D2光的原因是它不利于D1光的搬运,跃迁到52P1/2上的原子通过自发辐射以及无辐射跃迁两种过程回到基态52S1/2各个子能级上,经过多次循环之后,基态其他能级上大量的例子被搬运到基态mF=+2子能级上,为此光抽运,而当用π光时,由于△mF=0,则不产生光抽运效应,且此时85Rb原子对光有强的吸收,而用D1σ－光照射时,σ－光有与σ+光同样的作用,不过它是将大量粒子抽运到mF=-2的能级上. 2．铷原子超精细结构塞曼子能级间的磁共振信号是用什么方法检测的?实验过程中如何区分87Rb 扣85Rb的磁共振信号？ 答：磁共振信号是通过测量透射光强的变化得到的，光检测罚利用磁共振时伴随着σ+光强的变化，巧妙的将一个频率较低的射频两字转换成一个射频较高的光频量子的变化，使观察信号的功率提高了7-8个数量级。当水平场不变时，频率高的为87 Rb共振信号，频率较低的为85Rb共振信号。 3．试计算出87Rb和 85Rb的g F因子理论值． 4．你测定g F因子的方法是否受到地磁场和扫场直流分量的影响？为什么？ 答：不受影响。 （1）当共振信号对准波谷时，分别侧得改变方向的2个频率为ν谷1 和ν谷2水平地磁
核磁数据处理方法
版本Mestrec 351 与Mestrec 317 操作相同, 如下: 打开fid 法1:
第九届功能磁共振数据处理基础班
第九届功能磁共振数据处理基础班 思影科技将于2018年9月26日--2018年9月30日(周三-周日)举办第九届功能磁共振数据处理基础班（详见课表安排）。 1、培训简介 功能神经影像技术已成为研究认知和脑疾病的重要手段。利用神经影像技术（如静息态和任务态fMRI、弥散张量成像DTI、脑网络、脑结构等），研究人员可以更深入地理解脑疾病及寻找治疗靶点，近10年来，国际上基于该技术在脑疾病、心理与认知科学、人工智能等领域发表的论文数量呈指数级上升趋势，国内医学界也开始在脑科学研究领域发力。然而许多临床医生及研究者对数据处理并不十分了解，限制了科研进度。 扎实掌握相关数据处理技术是脑影像研究的关键，为此，思影科技拟举办磁共振脑成像数据处理分析基础班，通过手把手教学，帮助临床医生与初入门的科研人员快速掌握磁共振脑影像数据处理分析操作技能，从而提高专业人员开展神经影像相关研究工作的水平。 2、培训对象与内容 此次培训的对象是希望利用脑影像技术进行脑科学研究的医生、高校教师与在校学生等，思影科技一直坚持小班教学的方式，并配备教辅人员，后续提供在线支持，及时解决学员数据处理中存在的问题。 培训内容主要包括：fMRI技术的基础知识、实验设计、静息态数据预处理与统计检验(初步、高级统计及多重比较校正），软件作图，任务态数据处理，脑结构数据处理,SPM、VBM操作，独立成分分析（ICA）等。 注：如方便，请于会议开始前一天到达会场（10:00-20:00）熟悉场地及安装软件、拷贝资料等事宜。
4、培训人数 此次培训限定人数20人左右，报名敬请从速。 5、培训地点 重庆市渝中区青年路38号重庆国贸中心2004#，具体见会议指南。 6、培训费用 所有参会人员3000/人（含资料费、培训费，交通及食宿费自理）。 7、报名方式 请将报名回执发送至：syfmri@https://www.wendangku.net/doc/e53912676.html,，我们会第一时间联系您。 8、缴费方式 银行转账（转账信息见回执表）或者支付宝（185*******，户名：杨晓飞），谢绝录像，主办方提供发票。 9、联系方式 联系人：杨晓飞。 电话：023-********/185**********。 10、备注 请各位培训学员自带笔记本电脑（Windows64位系统、i5、4G内存、50G 剩余存储空间等基本配置；苹果Mac电脑用户如方便请提前使用Bootcamp加装Windows64位系统）；学员自己有数据的可以带3-5例进行现场处理；并在9月10日前进行缴费及将回执表发给彭小姐，便于培训安排。 报名回执表
二维核磁处理实用手册
ACD/Labs二维核磁数据处理实用手册 高级化学发展有限公司Advanced Chemistry Development（以下简称ACD/Labs）成立于1994年，总部位于加拿大多伦多市。ACD/Labs是一家将化学结构与分析化学信息进行有效结合、进而产生全面分析化学管理系统（英文简称ChemAnalytics）的化学软件公司。其主要功能包括未知化学物质结构解析、谱图预测和解释、分析数据处理与管理、理化性质和药物代谢毒性预测、色谱分离、医药化学、新药试剂合成、化学系统命名、以及化学专利和论文的发表。ACD/NMR Processor为ACD/Labs众多模块中的一个。 ACD/NMR Processor功能简介: 1.包含1D和2DNMR数据处理以及ACD/ChemSketch画图软件 2.兼容性好，可以处理Bruker、Varian、Thermo Scientific、JEOL、Tecmag、ASCII、 GE、Acorn NMR、Lybrics、JCAMP、MSI Felix等核磁数据。 3.自动获取多重谱峰信息且数据导出专业化（可以按照国外著名期刊要求导出，数 据可直接用于文章的发表或论文的写作）。 4.宏命令自动处理谱图 5.类PPT操作界面。 6.一键处理傅里叶转换、相位校正、基线校正等。 7.支持手动、自动取峰和积分。 8.数据能按照强度或者等值线图表显示。 9.应用Magnitude spectrum, Power spectrum以及Symmetrization命令。 10.谱图叠加处理功能。 11.可将1D谱图添加到2D谱图中 12.通过化学位移和耦合常数建立2D核磁谱图 13.另外还具有差谱处理、化学结构导入、谱图注释标记、自动识别氘代试剂等功能 搭配NMR Predictor还可实现： 1.自动验证化学结构与谱图的匹配度。 2.自动归属1D和2D核磁数据。
nuts核磁数据处理方法
NMR数据处理软件NUTS的使用说明 一．NUTS软件的使用说明 核磁共振数据的处理主要包括以下几步： 1．FT变换（将FID数据转换成通常的频率域图谱） 2．谱峰调相位 3．谱图基线校正 4．化学位移定标 5．谱图积分 6．作图 下面就这些步骤中最基本的内容作简单介绍，详细的说明请查阅该程序的ONLINE HELP. 1，谱图转换 启动NUTS软件，打开文件夹，在你的PC机上找到核磁数据目录，从该目录或它的子目录中找到名为fid的文件，打开该文件时会出现一对话框：Want to try an Auto Detect Import? 选择“是”，屏幕上出现FID信号，键入FT，将FID信号转变为谱图。 2．调相位 键入ZO或双击左键选择左侧一段（一般是谱图的最左侧）后键入1，再选择右侧一段（一般是谱图的最右侧）后键入2，回车，键入PE，揿住鼠标左键将左侧基线调平，再单击右键，然后揿住右键将右侧基线调平，回车。 也可以通过键入PH，或用光标点击PH图标，按住mouse左键，左右移动mouse,可调谱的零级相位，同样方式，右键可调谱的一级相位，相位调好后回车，退出调相位功能。 3．基线校正 键入BC，BF，自动基线校正；对于高版本可以直接键入FBLP自动基线校正。 4．定标 按住mouse左键，出一红色“十”光标，将光标移至要定标的TMS或溶剂峰处，使竖线与峰重叠，同时打“O”,出一对话框，输入TMS或溶剂峰的化学位移数值，然后点击OK即可，比如在CDCl3作溶剂时键入O在对话框中键入7.26然后点击OK即可。 5．积分 键入AI或用光标点击“AI”图标，对谱图做自动分段积分，如要调积分线相位，则键入“ID”，再键入“B”，类似于调谱图相位，按住mouse左键或右键，左右移动mouse，可分别调积分线的零级或一级相位，完成后回车，退出ID功能。如对某一处分段积分不满意，要重新分段，可按一下mouse左键，屏幕上出现一红色竖线，将此线移至不满意的积分线处，打“D”，原来的积分线消失，再按一下左键，将红线移至要积分的峰的左侧，按一 下左键，再移至峰的右侧，再按一下左键，就完成了对这组峰的积分，全部完成后回车，退出积分功能。 6．化学位移 键入PP或用光标点击“PP”图标，然后拖住鼠标至合适的高度揿左键，键入M即可给选定高度以上的峰标出化学位移。对于高版本Nuts可以通过如下操作删除或添加化学位移值。
核磁共振代谢组学样品处理数据分析Protocol
核磁共振代谢组学样品处理数据分析Protocol 1H-NMR 代谢组学 样本处理——双相提取法细胞 1. 收集细胞，1500rpm/min，5min，4℃离心，弃上清 2. 预冷PBS洗两次，1500rpm/min，5min，4℃离心。 3. 将细胞转移至2mlEP管中，PBS润洗离心管，对应转移。 4. 小离心机2000rpm/min，5min，4℃离心，弃上清（尽量倒干净，倒扣用纸吸干）。 5. -80℃/液氮保存（1年） 6. 向各管细胞沉淀中加入预冷甲醇：氯仿=2:1, 900ul，涡旋混匀（最大转速）10min。 7. 细胞超声破碎仪，超声3s/次，共3次，中间间隔3s（冰上操作）。 8. 加入300ul预冷氯仿。 9. 加入540ul预冷miniQ水，涡旋混匀（最大转速） 10min，冰上静置10min。 10. 13000rpm，20min离心，体系分为三相，即上层水相+甲醇；下层为氯仿；中间为未裂 解细胞和细胞碎片以及蛋白质。 11. 分别取上层水相和下层有机相于不同的EP管中，可-80℃/液氮保存。 12. 下层有机相氮吹和上层水相氮吹后冻干。 13. 冻干后每管加入500ul重水，涡旋混匀5min。 14. 水相12000g/min，5min，4℃离心；有机相200g/min，5min，4℃离心。 15. 取上清加入核磁管中，送样检测。组织
1. 称取20~200mg冰冻组织，并准备预冷甲醇、氯仿、miniQ 水。 2. 将冰冻组织置于玻璃管内，按体积加入4ml/g甲醇和 0.85ml/g水到组织样品中，超声破 碎样品并涡旋混匀。 3. 加入2ml/g氯仿，再次涡旋混匀2min，静置2min。 4. 加入2ml/g氯仿和2ml/g水，再次涡旋混匀。 5. 将样品置于冰上或冰箱中静置15min后，1000g，15min，4℃离心（如无明显分层，则 再次离心）。 6. 将上层水相与下层氯仿相分别转移到玻璃管中，氮吹后-80℃/液氮保存。 7. 真空低温冻干样本后，马上检测。 8. 若不立即进行检测，则将水相提取物储存于-80℃，将脂相提取物保存于氘代有机溶剂中 （主要为降低氧化反应），并储存于-80℃（但最好不要超过3天）。 9. 水相代谢物：加入580ul重水，含0.1~0.5mM TSP，涡旋混匀，12000g，5min，并将550ul 样品置于核磁管中检测。 10. 脂性代谢物：加入580ul氘代氯仿，含0.03V/V TMS，涡旋混匀，1000g，5min，并将 550ul样品置于核磁管中检测。 数据分析