本發(fā)明涉及核磁共振(NMR,Nuclear Magnetic Resonance)波譜學(xué)檢測方法，尤其涉及一種通過簡單脈沖序列設(shè)計和數(shù)據(jù)后處理方式獲得核磁共振二維相敏J譜的方法。

背景技術(shù)：

核磁共振二維J譜(2D J spectroscopy)可實現(xiàn)J偶合信息和化學(xué)位移信息的分離并將這兩種信息顯示在兩個譜圖維度上，有助于一維譜圖中譜峰擁擠化合物的識別和譜峰歸屬，簡化譜圖分析。常規(guī)的二維J譜方法由于其信號受到間接維演化期和直接維采樣期相位調(diào)制的影響，使得最終所得二維J譜譜峰往往受到兩個維度方向的相位扭曲，這一相位扭曲通常無法通過簡單的調(diào)相操作獲得改善從而實現(xiàn)相敏模式的顯示。因此常規(guī)的二維J譜都是以絕對值顯示模式來避免譜峰相位扭曲的對譜圖顯示影響，但絕對值顯示模式所帶來譜峰寬度展寬和強偶合偽峰的問題限制了常規(guī)二維J譜方法的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供可有效解決常規(guī)二維J譜絕對值顯示模式下譜峰寬度展寬和強偶合偽峰問題的一種獲得核磁共振二維相敏J譜的方法。

所述一種獲得核磁共振二維相敏J譜的方法，包括以下步驟：

1)將待測樣品裝入核磁管，并將裝樣后的核磁管送入磁共振譜儀的檢測腔；

2)調(diào)用常規(guī)一維氫譜脈沖序列采集一維氫譜，獲得信號峰分布和譜寬信息，并測量非選擇性90°射頻脈沖寬度；

3)在核磁共振波譜儀器上導(dǎo)入編譯的二維相敏J譜脈沖序列，打開二維相敏J譜脈沖序列的chirp脈沖弱選層梯度組合模塊和二維相敏J譜脈沖序列J采樣模塊；

4)設(shè)置二維相敏J譜脈沖序列實驗參數(shù)，檢查實驗參數(shù)設(shè)置無誤后，執(zhí)行數(shù)據(jù)采樣；

5)當(dāng)數(shù)據(jù)采集完成后，進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)拼接和二維傅里葉變換，得到一張包含J偶合信息和化學(xué)位移信息的二維頻率譜；

6)對所獲二維頻率譜進行二維相敏處理，可得到一張二維相敏J譜。

在步驟2)中，所述常規(guī)一維氫譜脈沖序列是核磁共振譜儀自帶的單脈沖序列，僅由一個非選擇性90°射頻脈沖構(gòu)成。由該脈沖序列采樣得到的一維氫譜可直接獲取相應(yīng)的樣品譜峰分布和譜寬信息。通過測量使磁化矢量由縱向方向翻轉(zhuǎn)到橫向平面對應(yīng)的脈沖作用時間即可測得非選擇性90°射頻脈沖寬度。

在步驟3)中，所述二維相敏J譜脈沖序列的chirp脈沖弱選層梯度組合模塊是由一個小角度激發(fā)chirp脈沖搭配一個弱選層梯度組成，通過這一脈沖和梯度組合模塊可產(chǎn)生激勵回波機制，從而在直接維采樣期實現(xiàn)J偶合效應(yīng)的重聚，通過對所重聚J偶合效應(yīng)的信號進行數(shù)據(jù)拼接可在間接維獲得純化學(xué)位移信息，構(gòu)成了二維J譜的化學(xué)位移信息維；所述二維相敏J譜脈沖序列的J采樣模塊是由一系列短時采樣期t₂和非選擇180°脈沖構(gòu)成，通過不斷重復(fù)翻轉(zhuǎn)磁化矢量而實現(xiàn)化學(xué)位移演化信息的重聚，最終在直接維獲得J偶合信息，構(gòu)成了二維J譜的J偶合信息維。

在步驟4)中，所述二維相敏J譜脈沖序列實驗參數(shù)包括非選擇性90°射頻脈沖脈寬、直接維采樣譜寬SW、短時采樣期時間t₂、間接維譜寬SW1、間接維采樣點數(shù)ni、J采樣模塊采樣點數(shù)np1、J采模塊重復(fù)個數(shù)N、chirp脈沖弱選層梯度組合模塊中chirp脈沖激發(fā)角度α、chirp脈沖寬度、chirp脈沖掃頻寬度、弱選層梯度G₂及其作用時間、相干選擇梯度G₁及其作用時間。所述數(shù)據(jù)采樣的具體過程為：首先第一個非選擇90°脈沖激發(fā)磁化矢量由縱向方向轉(zhuǎn)到橫向平面，然后一個非選擇180°脈沖對激發(fā)的橫向磁化矢量進行平面內(nèi)翻轉(zhuǎn)；接著，二維相敏J譜脈沖序列的chirp脈沖弱選層梯度組合模塊對該橫向磁化矢量進行演化；最終，在J采樣模塊中采樣信號。上述脈沖序列執(zhí)行過程只是對一次間接維點數(shù)的采樣，對于一個完整二維相敏J譜數(shù)據(jù)需要對上述序列執(zhí)行過程重復(fù)ni次。

在步驟5)中，所述數(shù)據(jù)拼接和二維傅里葉變換的過程如下：(a)對所采樣得到的ni×N個回波數(shù)據(jù)進行排序，提取每個回波數(shù)據(jù)前1/SW1時間內(nèi)所對應(yīng)的數(shù)據(jù)點數(shù)；(b)依據(jù)ni的次序?qū)?yīng)回波數(shù)據(jù)前1/SW1時間內(nèi)點數(shù)進行拼接，得到一組點數(shù)為np的新回波數(shù)據(jù)，且重復(fù)N次，最終獲得一個新的np×N二維數(shù)據(jù)；(c)對新的np×N二維數(shù)據(jù)進行二維傅里葉變換得到一張包含J偶合信息和化學(xué)位移信息的二維頻率譜。

在步驟6)中，所述二維相敏處理的具體過程如下：(a)復(fù)制一份步驟5所述二維頻率譜，并將其沿著F1維譜中心做一次鏡像操作，得到一張F1維反轉(zhuǎn)的二維頻率譜；(b)將所獲得F1維反轉(zhuǎn)的二維頻率譜與原有二維頻率譜進行相加，得到一張F1維譜峰相位恢復(fù)為零的新二維頻率譜；(c)對所獲新二維頻率譜進行F2維相位調(diào)相，使得F2維譜峰相位也恢復(fù)為零，最終獲得一張無相位扭曲的核磁共振二維相敏J譜。

與常規(guī)的二維J分解譜方法相比，本發(fā)明通過脈沖序列設(shè)計和相應(yīng)的數(shù)據(jù)后處理技術(shù)提出了一種能夠克服J譜信號相位扭曲從而實現(xiàn)相敏模式顯示的二維相敏J譜的方法。該方法能夠有效提高二維J譜的譜圖分辨率，克服絕對值顯示所帶來的強偶合偽峰對譜圖造成干擾的同時進一步提高J譜的譜圖分辨率，進一步提高二維J譜的譜圖質(zhì)量，擴展其應(yīng)用范圍，有助于提高J分解譜技術(shù)在實際體系中的應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所提出的用于獲得核磁共振二維相敏J譜的脈沖序列圖。

圖2為一次完整實驗采集到的回波數(shù)據(jù)示意圖。其中黑色虛線框表示第一個回波沿縱向拼接的次序，拼接后的新回波數(shù)據(jù)點數(shù)為np。

圖3為數(shù)據(jù)拼接后重構(gòu)出的np×N二維頻率譜數(shù)據(jù)。

圖4為使用甲基丙烯酸丁脂樣品進行試驗的二維相敏J譜結(jié)果。

圖5為圖4中虛線框區(qū)域放大圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明做進一步說明：

本實施例使用的儀器為Varian 500MHz核磁共振波譜議，樣品為甲基丙烯酸丁酯。所使用的脈沖序列如圖1所示。其操作步驟如下：

1)進樣：將一定量的甲基丙烯酸丁酯樣品(約0.55mL)放入核磁共振波譜議中。

2)射頻脈沖寬度測量：調(diào)用譜儀自帶的一維氫譜序列(SPULS)測量樣品的非選擇性90°頻脈沖寬度為14.35μs，獲得共振峰分布和譜寬信息，根據(jù)所獲信息設(shè)置譜圖中心為脈沖激發(fā)中心。

4)導(dǎo)入實驗脈沖序列：在核磁共振波譜儀器上導(dǎo)入所設(shè)計編譯的二維相敏J譜脈沖序列(如圖1所示)，打開這一脈沖序列的chirp脈沖弱選層梯度組合模塊和J采樣模塊。

5)設(shè)置脈沖序列參數(shù)及采樣：

參數(shù)設(shè)置包括直接維譜寬SW為10000Hz，短時采樣期t₂為10.75ms，間接維譜寬SW1為100Hz，間接維采樣點數(shù)ni為70，J采樣模塊采樣點數(shù)np1為215，J采模塊重復(fù)個數(shù)N為90，chirp脈沖激發(fā)角度α為18°，chirp脈沖寬度30ms，chirp脈沖掃頻寬度10000Hz，弱選層梯度G₂為0.8G/cm，其作用時間為30ms，相干選擇梯度強度值G₁為24.0G/cm，其作用時間為1.5ms。脈沖序列參數(shù)設(shè)置好以后，執(zhí)行數(shù)據(jù)采樣。每執(zhí)行一次序列采樣，可得到一次間接維點數(shù)的采樣數(shù)據(jù)，對該樣品重復(fù)70次間接維演化。整個實驗過程數(shù)據(jù)采集時間約為2min。

6)數(shù)據(jù)后處理：

數(shù)據(jù)后處理包括數(shù)據(jù)拼接及二維傅里葉變換處理和二維相敏處理。其中數(shù)據(jù)拼接及二維傅里葉變換處理具體如下：(a)對所采樣得到的70×90個回波數(shù)據(jù)沿縱向進行排序，提取每個回波數(shù)據(jù)的前1/SW1時間內(nèi)所對應(yīng)數(shù)據(jù)點數(shù)(如圖2所示)；(b)依據(jù)縱向ni的次序?qū)?yīng)回波數(shù)據(jù)前1/SW1時間內(nèi)點數(shù)進行拼接，得到一組點數(shù)為np的新回波數(shù)據(jù)，且重復(fù)N次，最終獲得一個新的np×N二維數(shù)據(jù)(如圖3所示)；(c)對新的np×N二維數(shù)據(jù)進行二維傅里葉變換得到一張包含J偶合信息和化學(xué)位移信息的二維頻率譜。二維相敏處理具體如下：(a)復(fù)制一份上述二維頻率譜，并將其沿著F1維譜中心做一次鏡像操作，得到一張F1維反轉(zhuǎn)的二維頻率譜；(b)將所獲得F1維反轉(zhuǎn)的二維頻率譜與原有二維頻率譜進行相加，得地一張F1維譜峰相位恢復(fù)為零的新二維頻率譜；(c)對所獲新二維頻率譜進行F2為相位調(diào)相，使得F2維譜峰相位也恢復(fù)為零，最終獲得一張甲基丙烯酸丁脂樣品的核磁共振二維相敏J譜(如圖4所示)。從圖4所示二維相敏J譜可以看出，該二維譜圖以相敏模式顯示具有高分辨率譜圖信息，化學(xué)位移和J偶合兩個維度方向上均無相位調(diào)制的影響和強偶合偽峰的干擾。同時在該二維相敏J譜中，將虛線框標(biāo)出的一個包含小J偶合的多重峰進行放大(如圖5所示)，可以獲得精確的J偶合信息，如譜峰裂分模式和J偶合常數(shù)。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種新的獲得二維相敏J譜的方法，利用小角度chirp脈沖搭配弱選層梯度產(chǎn)生激勵回波機制在直接采樣期實現(xiàn)J偶合重聚，通過對所獲得的J偶合重聚自由感應(yīng)衰減信號進行數(shù)據(jù)拼接可在間接維獲得得到純化學(xué)位移信息。同時，通過采樣期所使用的J采樣模塊可在直接維獲得J偶合信息。進一步采用二維相敏處理技術(shù)對該二維頻率譜進行數(shù)據(jù)后處理，最終獲得一張核磁共振二維相敏J譜。

本發(fā)明利用單個chirp脈沖搭配弱選層梯度產(chǎn)生激勵回波機制在直接采樣期實現(xiàn)J偶合重聚，通過對所獲得的J偶合重聚自由感應(yīng)衰減信號進行數(shù)據(jù)拼接，可在間接維得到純化學(xué)位移信息。同時，通過采樣期所使用的J采樣模塊可在直接維獲得J偶合信息。經(jīng)過二維傅里葉變換可將這兩維信息相關(guān)聯(lián)而獲得一張二維頻率譜。根據(jù)該二維頻率譜間接維信息的對稱性，采用一種新的二維相敏處理技術(shù)對該二維頻率譜進行數(shù)據(jù)后處理，最終獲得一張核磁共振二維相敏J譜。與常規(guī)的二維J譜方法相比，本發(fā)明所提方法可使譜圖分辨率提高兩倍，同時可避免強偶合偽峰對譜圖的影響，有助于提高J分解譜技術(shù)在實際體系中的應(yīng)用。