一维分析测量软件参数设置技巧.doc

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T1，T2分析软件参数设置技巧
目录
1 基础参数设置 1
1.1基础参数设置注意样本的选用 1
2 CPMG序列 1
2.1确定样品后，如何设置TR 2
2.2设置RG1和RG2 2
2.3 设置NS 3
2.4 设置TD与SW 3
2.5 开始采样时间的控制参数D3 3
2.6 半回波时间Tau(τ) 3
2.7 回波个数EchoCnt 4
3 TR序列 4
4 性能控制 6
4.1 测试精度 6
4.2 实验速度 6

本文档是在“分析软件操作流程”的基础上，对各环节细节进行说明，旨在提高采集准确性。本文档针对PQ001核磁共振分析系统Ver 3.3，若在后续版本中有任何修改，恕不另行通知。
1 基础参数设置
系统参数主要指中心频率和硬脉冲宽度。将油样或其他信号强度较强的样品放入探头内。软件中操作参见如下视频：基础参数设置
1.1系统基础参数设置注意样本的选用
对于不同的样品，信号量是不同的，有时测试样本本身信号强度很小，或信号衰减很快，所以在基础参数设置中，我们建议使用标准油样或其他信号较强的样本。
2 CPMG序列
CPMG序列正是具有排除磁场均匀性干扰这一性质的脉冲序列。所得到的信号往往是符合多条指数曲线叠加规律的一条曲线，表征信号衰减快慢的时间常数称为自旋-自旋弛豫时间或者横向弛豫时间，用T2来表示。
2.1确定样品后，如何设置TR
TR是重复采样等待时间，具体的说是前一次采样结束到后一次采样开始的这段时间。不同的样品等待的时间是不同的，这是和他们释放能量的速度相关。TR的大小是由样品系统中最长的纵向弛豫时间(T1)来决定的，通常设置TR值为5倍的该样品最大T1值。像水这类T1值相对较长的样品，通常需要设置TR为20s左右，而对于油这类T1值相对较短的样品，则设置TR值在1500-2000ms即可。对于未知T1的样品，可通过以下调节不同TR值，累积采样观察其模最大值变化情况，如果两次变化范围小于1%，则可认为TR就是较大的该调整值。操作视频如下：TR设置
2.2设置RG1和RG2
接收机增益(Receiver Gain， RG)，它表示核磁信号在被接收机接收之前被放大的倍数。当增益过大时，信号会使接收机处于饱和状态，导致接收到的信号产生失真。
在MicroMR的分析软件中，提供了两个参数来控制信号的增益，它们分别是模拟增益RG1(增益范围：[-4.5， 43.5])和数字增益RG2(增益范围：[0， 7])。RG1的放大倍数是：，其中：A是放大倍数，RG1是模拟增益。放大后的信号和我们看到的信号强度之间的关系是：，其中是放大后的信号。如果RG1太大，信号就会失真，信号如果饱和，我们适当减小RG1值；如果RG2太大，信号强度会超出范围。一般信号正常，系统默认RG1=20，RG2=3。
2.3 设置NS
NS是仪器进行重复采样的采样次数，每次的采样过程都是独立的，通常情况下，重复采样次数应该不少于4次(NS必须是偶数)。NS越大，则采样信号的信噪比会越高（），当然需要进行采样的时间也会越长。NS的大小应该根据样品信号本身的强弱来做出判断。在信号较强情况下可设置NS=4。
2.4 设置TD与SW
TD是脉冲序列的采样点数， 如果设置了SW，τ和EchoCnt，TD可以通过这三个参数软件自动计算得出。
SW是信号采样时，接收机接收的信号频率范围，俗称接收机带宽，是以中心频率为中心的。在大多数实验中，最好SW不要小于100 KHz，如果SW太小则有可能丢掉部分该样品中的有效信号。在设置该参数时，请根据样品实际衰减的快慢来调节SW值。通常情况下，设置SW为200 KHz。
2.5开始采样时间的控制参数D3
D3是用来控制第一个采样点的采样时间的，即开始采样时间的控制参数。在每一次射频脉冲后都会出现零荡，在CPMG序列中，零荡会在90度和180度脉冲后面。然而我们只能够在去除一次脉冲的零荡否则采样时间会出现错误。所以，通常去除90度脉冲时的零荡而保留180度脉冲的零荡。D3设置
2.6半回波时间Tau(τ)
Tau是指90度脉冲与相邻180度脉冲之间的时间间隔，改变Tau值可能会影响到信号的形状，这往往是由于样品内部分子间发生的自扩散和分子交换所引起的。若需要减小分子自扩散对信号的影响，则应该选择比较小的Tau值；若需要增大分子自扩散对信号的影响，则应该选择比较大的Tau值。通常在测量标准油样时，我们会选择Tau=200微秒以减小分子自扩散对信号的影响。
2.7回波个数EchoCnt
回波个数是指信号采样得到的回波数量，也是用户施加180度脉冲的个数。通常情况下，你需要设置足够大的回波个数使信号完全弛豫。理论上，EchoCnt应该是使样品完全弛豫的最小回波数。在TR确定时，通常情况下我们设置EchoCnt》TR/2τ。回波个数设置
3 IR序列
样品由受激发状态到恢复平衡状态的过程，称为样品的纵向弛豫，也称作自旋-晶格弛豫，其弛豫的快慢用纵向弛豫时间T1来表征。本章将介绍如何利用反转恢复(Inversion Recovery，IR)序列来测量样品的纵向弛豫时间。测试T1时一般选用脚本采样较为简单。
3.1确定样品后，如何设置TR
TR是重复采样等待时间，具体的说是前一次采样结束到后一次采样开始的这段时间。不同的样品等待的时间是不同的，这是和他们释放能量的速度相关。TR的大小是由样品系统中最长的纵向弛豫时间(T1)来决定的，通常设置TR值为5倍的该样品最大T1值。像水这类T1值相对较长的样品，通常需要设置TR为20s左右，而对于油这类T1值相对较短的样品，则设置TR值在1500-2000ms即可。对于未知T1的样品，可通过以下调节不同TR值，累积采样观察其模最大值变化情况，如果两次变化范围小于1%，则可认为TR就是较大的该值。TR设置
3.2设置RG1、RG2、NS、TD和SW
设置RG1、RG2、NS、TD和SW的方法和CPMG序列中所提到的方法一致的，详细可参考2.2~2.4。
3.3开始采样时间的控制参数D3
D3是用来控制第一个采样点的采样时间的，即开始采样时间的控制参数。在正式采集有用信号之前，需要有两段等待时间DT1和DT2。由于计算DT1和DT2已经超出了核磁应用的范畴，因此，软件中提供了等效参数D3给用户。用户可以根据所采集到的信号情况，准确的设置D3来找到正确的信号采集起始点。
找到有效信号的起始点，该信号点对应的采样时间应该出现在零荡结束以后。通常我们选择零荡结束后的第一个不受零荡干扰的幅值最高点作为起始点。D3设置
3.4 D1
D1是指反转脉冲与读出脉冲之间的时间间隔，即180度脉冲与90度脉冲之间的时间间隔。为了测量T1，我们需要反复进行IR实验，并且每次实验都需要使用不同的D1值。而每改变一次D1，将得到一个信号的最大幅值。我们利用不同D1得到的幅值来描述样品的纵向弛豫曲线，其形状由样品的T1值所决定。为了准确描述样品的纵向弛豫曲线，D1的变化范围应该从接近零值的位置一直到使纵向磁化矢量完全弛豫的D1值。脚本采样的过零点的D1值可设置为0.1TR.。
D1设置
3.5 T1IRCount
T1IRCount是用来描述纵向弛豫曲线所需要的数据点数，也是D1值的个数。T1IRCount一般应该不小于20，并可根据弛豫曲线的平滑程度来调节T1IRCount值。若弛豫曲线不够平滑应适当增大T1IRCount值，但该参数不宜过大（小于50），否则可能花费相当长的实验时间。
4 性能控制
4.1 测试精度
以T2为例，采集的是整个CPMG回波峰串。庞大的数据点数给后期反演运算带来更大的运算量。太小的布点数的减小会降低计算的精度，一维反演中我们通常选用的弛豫时间布点数为100。
4.2 实验速度
实验速度主要受以下几个参数控制：
累加次数：增加累加次数可提高信噪比，但同时降低了实验速度，因为需要更多遍的重复激发接收信号，控制着内圈循环。
重复等待时间：前一次采样结束到后一次采样开始的这段时间。不同样品使信号完全恢复所需的TR是不同的，TR越长，实验速度越慢。
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