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液体NMR中平板间多量子相干受限扩散行为的有限差分模拟

林碧新  
【摘要】: 核磁共振(NMR)中的多量子相干(Multiple Quantum Coherence,MQC)自1956年被发现以来,因其相对单量子相干较高的成像对比度和分子扩散速率灵敏度,以及能够简化谱图、提供详细的谱图信息等特性,引起了核磁共振研究者极大的兴趣,并在许多方面得到广泛的应用。另一方面,由于液体分子自扩散参与了几乎所有的化学反应,且扩散NMR和扩散加权磁共振成像(MRI)是当前唯一可用于提供关于分子在一个相当于生物细胞尺度的单元内的位移信息的非侵害性方法,扩散相关的NMR研究更是引起了极大的重视。然而,大部分扩散相关的NMR研究仅局限于简单体系的自由扩散行为。受限扩散因其涉及的数学模型一般相当复杂,除了一些简单的几何体,很难获得解析解,因此研究的人很少,更少有人涉及到复杂体系或MQC受限扩散的研究。 本论文把受限扩散研究从单一平板间的单量子相干扩展到多平板间的多量子相干。主要研究成果有: 1、推导出平板间MQC受限扩散理论表达式,并利用积算符矩阵、Bloch方程和有限差分相结合的方法进行模拟。通过模拟验证理论推导的正确性,并得到平板间MQC受限扩散信号衰减随扩散演化时间变化的规律,提出了一种测量微小的平板间距的方法。 2、将单一平板间MQC受限扩散理论表述扩展到间距等概率分布的多平板间MQC受限扩散,通过模拟验证理论推导的正确性,并得出间距等概率分布的多平板间MQC受限扩散信号衰减随平板间距范围变化的规律。 3、将单一平板间MQC受限扩散理论表述扩展到间距正态分布的多平板间MQC受限扩散,通过模拟验证理论推导的正确性,得出间距正态分布的多平板间MQC受限扩散信号衰减随高斯因子变化的规律。


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