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tcxuefeng读书笔记——核磁中的傅里叶变换

核磁共振技术(NMR)

  • 我们知道,核磁采集的是FID信号,这一信号产生的是时域谱。
    简单说来,时域信号就是很多sin,cos的振荡衰减信号的叠加。这些sin,cos包含了频率,相位,幅度的信息,但交杂在一起却无法通过肉眼来进行分辨。而傅里叶转换通过数学方法,将时域信号转变为频域信号,将不同频率的峰在频率轴上分开,也就得到了我们通常见到的核磁谱图。

    那么这一变换的数学公式是什么,又是依据什么原理呢?
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  • tcxuefeng

    第1楼2012/08/12

        假设FID信号为s(t),注意到这里的自变量为时间t,也就是时域信号。通常情况下,正交检测后的FID为
        其中, Ωl为某一信号的频率,λl为信号的衰减常数(为横向弛豫时间T2的倒数),al为信号幅度。许多个sl(t)相互叠加,形成了我们所看到的FID信号。
        而FT变换公式如下

    下面我们看下经过了FT变换发生了什么
    s(t)代入后
    简单积分后得到

    当t=0后,显然exp(0)为1,但当t为无穷大时,由于右边exp()根据欧拉公式可以转换为(coswt+isinwt)exp(-λt)的形式,而coswt,sinwt为有界函数,exp(-λt) 趋向于0,因此t-∞时为0。因此可以得到

    由于这是复数,我们将其实数项和虚数项分开后得到
    实数项:

    虚数项:

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  • tcxuefeng

    第2楼2012/08/12

    实数项即为我们平常看见的核磁图谱,一般是吸收型;虚数项我们通常见不到,但是在相位矫正中起着重要作用。
    那么他们分别是什么样子的图形呢?

    这便是洛伦茨线型的由来。如果我们研究下方程

    我们发现,当Ω取信号频率Ωl时得到最大值1/λ,而随着Ω的原理信号迅速衰减为0。由于λ=1/T2,因此横向弛豫时间越短,峰高越高;另一方面,在半峰高λ/2处画一条平行线y=λ/2,带入方程得到两个交点的横坐标分别是-λ及+λ,因此核磁的半峰宽为2λ,即2/T2。由于真实T2受磁场不均匀性影响要远大于样品本身的T2,因此匀场值的好坏将极大影响核磁的半峰宽,亦即不同峰之间的分辨情况。

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  • 依拉勃

    第3楼2012/08/13

    我要帮您顶,虽然我不懂,但是我感觉蛮详细的,图文并茂。可以对相关的人有用

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  • lncui

    第4楼2012/08/13

    tcxuefeng(tcxuefeng) 发表:我们知道,核磁采集的是FID信号,这一信号产生的是时域谱。
    简单说来,时域信号就是很多sin,cos的振荡衰减信号的叠加。这些sin,cos包含了频率,相位,幅度的信息,但交杂在一起却无法通过肉眼来进行分辨。而傅里叶转换通过数学方法,将时域信号转变为频域信号,将不同频率的峰在频率轴上分开,也就得到了我们通常见到的核磁谱图。

    那么这一变换的数学公式是什么,又是依据什么原理呢?

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  • pfizer2001

    第7楼2012/08/14

    我最近也在学习傅立叶变化,能讲详细一点应用到的数学公式么?
    无奈基础有点差劲,现在在补有关复变函数还有高等数学的知识!

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  • maple1314168

    第8楼2012/08/14

    看看傅里叶变换在计算太阳黑子强度的例子:
    以下是1700-1997年之间与平均太阳黑子强度的关系图。

    黑子强度通过傅里叶变换后得到相应的复数。计算复数的模得到各频率的振幅,找出最大振幅对应的频率。(注意:剔除周期为298(所有数据个数)的)频率的倒数就是周期。如下图:


    周期(period)约为: 11.037年.

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  • will1201

    第9楼2012/08/14

    高手啊,虽然我看不懂,但是还是要顶一下。沃特世

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  • tcxuefeng

    第10楼2012/08/14

    惭愧,我也只知皮毛而已。

    pfizer2001(pfizer2001) 发表:我最近也在学习傅立叶变化,能讲详细一点应用到的数学公式么?
    无奈基础有点差劲,现在在补有关复变函数还有高等数学的知识!

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