一种光诱导动态核极化模块、NMR波谱仪及其使用方法
本发明涉及核磁共振，尤其涉及一种光诱导动态核极化模块、nmr波谱仪及其使用方法。
背景技术：
1、目前在核磁共振(nmr)波谱仪光诱导动态核极化过程中实现光对样品的照射方案主要采用光传导实现的原位光照射方法，主要使用光纤、平面镜、石英光导等部件将光从光源传导至nmr波谱仪探头内部的样品，实现光反应发生时的原位检测。
2、然而，上述采用光传导实现的原位光照射方法存在一些不可忽视的缺点：一是发光器件和光传导器件之间的光学连接所导致的极低光源耦合效率，以及光传导器件的长传输路径所导致的较高传输损耗，会导致光源达到磁共振样品时，光强度较低，从而使得该方法无法满足复杂情况下的光源照射需求；二是由于光诱导动态核极化要求光源均匀地照射样品的检测区，而插入样品管的光纤只能形成点光源，因此会导致无法实现完全均匀地照射样品；三是由于需要将光纤插入样品管，因此会导致光纤被样品污染且样品区磁场均匀性被改变降低nmr检测质量。
技术实现思路
1、针对背景技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种光诱导动态核极化模块、nmr波谱仪及其使用方法。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
3、一种光诱导动态核极化模块，包括柔性led光源阵列以及设于所述柔性led光源阵列内侧的样品管，所述样品管与所述柔性led光源阵列之间还设有射频线圈，所述样品管活动地设于所述射频线圈内，所述射频线圈固定于柔性led光源阵列内，所述样品管和所述射频线圈之间形成第一缝隙，所述射频线圈和所述柔性led光源阵列之间形成第二缝隙，所述柔性led光源阵列包括中空柱状的柔性基板，所述柔性基板的内侧面分布有若干led光源颗粒，所述led光源颗粒用于照射样品管。
4、进一步地，所述柔性基板的内侧面沿其轴向方向和周向分布有若干所述led光源颗粒，所述led光源颗粒包括正极和负极，所述正极的朝向相同，所述负极的朝向相同。
5、进一步地，所述柔性基板还包括第一母线和第二母线，所述第一母线设于所述柔性基板的内侧，所述第二母线设于所述柔性基板的外侧，所述第一母线的位置和所述第二母线的位置在空间上重合；所述第一母线电连接于所述led光源颗粒的正极，所述第二母线电连接于所述led光源颗粒的负极。
6、进一步地，所述柔性基板还包括第一焊盘、第二焊盘，所述第一焊盘设于所述柔性基板的内侧，所述第二焊盘设于所述柔性基板的外侧，所述第一焊盘的位置和所述第二焊盘的位置在空间上重合；所述第一焊盘与所述第一母线电连接，所述第二焊盘与所述第二母线电连接。
7、进一步地，所述柔性基板在所述led光源颗粒的位置上设有过孔，所述led光源颗粒的负极通过所述过孔电连接于第二母线。
8、进一步地，所述第一缝隙的尺寸小于1毫米，所述第二缝隙的尺寸小于1毫米。
9、进一步地，沿轴向方向分布的相邻两个led光源颗粒之间的间隔大于二者发生电接触的间隔；沿周向方向排列的相邻两个led光源颗粒之间的间隔大于柔性基板弯曲时二者发生电接触的间隔。
10、一种nmr波谱仪，包括探头，所述探头包括光诱导动态核极化模块，其特征在于，还包括超导磁体，所述探头穿设于所述超导磁体内孔。
11、进一步地，还包括相互电连接的驱动器、控制台以及控制终端；所述驱动器与所述柔性led光源阵列之间电连接有第一线缆；所述控制台与所述射频线圈之间电连接有第二线缆；所述控制台与所述控制终端之间电连接有第三线缆；所述控制台与所述驱动器之间电连接有第四线缆。
12、一种nmr波谱仪的使用方法，适用于nmr波谱仪，其特征在于，包括
13、步骤101：所述控制终端生成控制序列，并将所述控制序列通过所述第三线缆发送至所述控制台；
14、步骤102：所述控制台用于根据所述控制序列的时序生成射频脉冲信号和led驱动控制信号，所述控制台分别通过所述第二线缆和所述第四线缆分别将所述射频脉冲信号和所述led驱动控制信号发送至所述射频线圈和所述驱动器；
15、步骤103：所述驱动器根据所述led驱动控制信号生成led驱动电流信号，并将所述led驱动电流信号通过第一线缆发送至所述柔性led光源阵列，柔性led光源阵列根据led驱动电流信号点亮其中的所述led光源颗粒；
16、步骤104：射频线圈根据射频脉冲信号发送到样品管中的待检测样品，并接收来自待检测样品响应于所述射频脉冲信号而产生的nmr信号，并通过第二线缆将该nmr信号发送到所述控制台；
17、步骤105：所述控制台根据nmr信号转换为数字信号，并通过第三线缆将该数字信号发送到控制终端进行显示。
18、进一步地，在步骤101中：所述控制序列按照时间先后包括有预饱和脉冲命令、延时命令、角度激发脉冲命令、led光脉冲命令、射频脉冲命令以及采样命令。
19、本发明的有益效果是：
20、1、本发明提出的一种光诱导动态核极化模块，通过对柔性led光源阵列的设置，柔性led光源阵列可直接照射射频线圈中心处的样品管中的待检测样品，避免了光在长距离传输过程中因多重光学元件和传输路径造成的损耗，从而提高光的利用效率，确保光照强度能够满足复杂光化学反应的需求。
21、2、本发明提出的一种光诱导动态核极化模块，通过对led光源颗粒的设置，采用均匀、矩阵方式布局的柔性led阵列，其光照射在nmr射频线圈周围，并以圆柱体形状向内发出，使得待检测样品被均匀的照射。
22、3、本发明提出的一种光诱导动态核极化模块，通过对第一母线和第二母线的设置，抵消电路走线带来的静磁场影响。有效减少了光源模块对核磁共振波谱仪磁场的干扰，确保了核磁共振信号的准确性和稳定性。
23、4、本发明提出的一种光诱导动态核极化模块，通过对样品管的设置，柔性led光源阵列与待检测样品分离，且柔性led光源阵列集成在探头内部，无需对nmr样品管进行任何处理，即可直接将待检测样品放入nmr射频线圈进行检测，从而能够实现样品的自动化检测。
24、5、本发明提出的一种光诱导动态核极化模块，无需在样品管中插入光纤等额外的物质，省却了对光纤等进行清洗的程序，过程简单、方便、实用，避免了现有方法中光纤插入样品对磁场均匀性产生影响、从而严重影响检测到的nmr信号质量的缺陷。
25、6、本发明提出的一种nmr波谱仪，采用模块化设计，将光源集成在探头内部，优选地，光驱动模块也可以集成在探头内部，极大地简化了光诱导动态核极化系统的结构，模块化设计使得光源和驱动器可以方便地进行参数调节，提高了实验效率，减少了光路复杂搭建和调试的难度。
技术特征：
1.一种光诱导动态核极化模块，其特征在于，包括柔性led光源阵列以及设于所述柔性led光源阵列内侧的样品管，所述样品管与所述柔性led光源阵列之间还设有射频线圈，所述样品管活动地设于所述射频线圈内，所述射频线圈固定于柔性led光源阵列内，所述样品管和所述射频线圈之间形成第一缝隙，所述射频线圈和所述柔性led光源阵列之间形成第二缝隙，所述柔性led光源阵列包括中空柱状的柔性基板，所述柔性基板的内侧面分布有若干led光源颗粒，所述led光源颗粒用于照射样品管。
2.如权利要求1所述的一种光诱导动态核极化模块，其特征在于，所述柔性基板的内侧面沿其轴向方向和周向分布有若干所述led光源颗粒，所述led光源颗粒包括正极和负极，所述正极的朝向相同，所述负极的朝向相同。
3.如权利要求2所述的一种光诱导动态核极化模块，其特征在于，所述柔性基板还包括第一母线和第二母线，所述第一母线设于所述柔性基板的内侧，所述第二母线设于所述柔性基板的外侧，所述第一母线的位置和所述第二母线的位置在空间上重合；所述第一母线电连接于所述led光源颗粒的正极，所述第二母线电连接于所述led光源颗粒的负极。
4.如权利要求3所述的一种光诱导动态核极化模块，其特征在于，所述柔性基板在所述led光源颗粒的位置上设有过孔，所述led光源颗粒的负极通过所述过孔电连接于第二母线。
5.如权利要求1所述的一种光诱导动态核极化模块，其特征在于，所述第一缝隙的尺寸小于1毫米，所述第二缝隙的尺寸小于1毫米。
6.根据权利要求2所述的一种光诱导动态核极化模块，其特征在于，沿轴向方向分布的相邻两个led光源颗粒之间的间隔大于二者发生电接触的间隔；沿周向方向排列的相邻两个led光源颗粒之间的间隔大于柔性基板弯曲时二者发生电接触的间隔。
7.一种nmr波谱仪，包括探头，所述探头包括如权利要求1-6所述的光诱导动态核极化模块，其特征在于，还包括超导磁体，所述探头穿设于所述超导磁体内孔。
8.如权利要求7所述的一种nmr波谱仪，其特征在于，还包括相互电连接的驱动器、控制台以及控制终端；所述驱动器与所述柔性led光源阵列之间电连接有第一线缆；所述控制台与所述射频线圈之间电连接有第二线缆；所述控制台与所述控制终端之间电连接有第三线缆；所述控制台与所述驱动器之间电连接有第四线缆。
9.一种nmr波谱仪的使用方法，适用于如权利要求8所述的nmr波谱仪，其特征在于，包括
10.如权利要求9所述的一种nmr波谱仪的使用方法，其特征在于，在所述步骤101中：所述控制序列按照时间先后包括有预饱和脉冲命令、延时命令、角度激发脉冲命令、led光脉冲命令、射频脉冲命令以及采样命令。
技术总结
一种光诱导动态核极化模块、NMR波谱仪及其使用方法，包括柔性LED光源阵列以及设于柔性LED光源阵列内侧的样品管，样品管与柔性LED光源阵列之间还设有射频线圈，样品管活动地设于射频线圈内，射频线圈固定于柔性LED光源阵列内，样品管和射频线圈之间形成第一缝隙，射频线圈和柔性LED光源阵列之间形成第二缝隙，柔性LED光源阵列包括中空柱状的柔性基板，柔性基板的内侧面分布有若干LED光源颗粒，LED光源颗粒用于照射样品管。通过将柔性LED光源阵列呈圆柱状直接集成在探头内部，并直接照射检测区的样品，避免了光通过光纤耦合造成的损耗，并显著地提升光照的均匀性，并可以通过控制驱动电流大小控制光照强度，实现了有效的原位光照。
技术研发人员：李正刚,王耀鸿,孙惠军,陈忠
受保护的技术使用者：厦门大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5