核磁共振波譜(NMR)技術已被廣泛應用于生命科學、醫(yī)學、化學、工業(yè)等領域。然而，目前NMR技術的主要應用都是基于超導磁體的高場波譜儀，其場強最高可達11T。然而由于超導磁體需要液氦冷卻，其重量、體積以及維護成本等約束了NMR的使用，特別是在一些對于體積要求比較小、可移動、可實時在線檢測的場景。比如部分化學合成、催化實驗中需要實時監(jiān)測反應結果;在工業(yè)非侵入檢測質(zhì)量控制中，需要高通量檢測等。在這些場景下，常用的超導NMR的使用受到限制，因此桌面小型NMR的研究有廣泛的開發(fā)和應用前景。

　　目前國外對于桌面小型波譜技術開展研究比較多。2010年德國Danieli等人設計了基于HALBACH磁體的0.7 T的桌面NMR系統(tǒng)，其磁體均勻度可以達到0.15 ppm，并將其應用在化學反應實時監(jiān)測上。2008年，哈佛大學的Lee等人成功研制了片上NMR系統(tǒng)，磁場強度0.5 T，用于高通量細胞分子分析。國內(nèi)開展的相關研究較少，且主要集中在低場、低均勻度、馳豫測量的應用。其磁體強度小于0.5 T，均勻度高于50 ppm，譜分辨率比較低。

　　近日，中國科學院蘇州生物醫(yī)學工程技術研究所醫(yī)學影像室楊曉冬、郁朋等人，研究了一種基于Halbach磁體的低成本緊湊型小型核磁共振系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有結構緊湊和場強高的優(yōu)勢?？紤]到制造和組裝磁性塊的成本，系統(tǒng)采用3層Halbach磁體和楔形機械結構用于磁體快速組裝。初始磁場強度分布的仿真和計算結果的比較表明，設計理論和實踐相吻合。在使用兩個磁性塊和鎢鋼片進行無源被動勻場后，在同一區(qū)域內(nèi)均勻性達到120 ppm，開發(fā)并測試了具有數(shù)字調(diào)制和解調(diào)功能的緊湊型單板數(shù)字化磁共振譜儀以實現(xiàn)結構緊湊和改善信噪比，并使用自制探頭進行波譜實驗，在直徑為1.5 mm，長度為1 mm的圓柱區(qū)域內(nèi)，波譜半高寬達到20 ppm，達到國內(nèi)領先地位。系統(tǒng)緊湊的結構和低成本的優(yōu)勢將促進和擴展桌面核磁共振系統(tǒng)在各領域內(nèi)的應用，具有重要的意義。

　　相關成果發(fā)表于Journal of Magnetic Resonance(PengYu，Yajie Xu，Zhongyi Wu，Yan Chang，Qiaoyan Chen， Xiaodong Yang *, A Low-cost home-built NMR using Halbach magnet, Journal of Magnetic Resonance, 21，July，2018)。

基于Halabch磁體的桌面波譜儀及其勻場結構示意圖

　(a)z =0平面5mm長度正方體磁場分布，場均勻度為576ppm；(b）使用磁塊勻場后磁場分布圖，均勻度達到350ppm;(c)增加鎢鋼片勻場后磁場分布圖，均勻度達到120 ppm

(a)單板磁共振數(shù)字化譜儀；(b)自制磁共振波譜探頭

(a)數(shù)字解調(diào)后的FID信號波形；(b)水樣本的波譜頻率圖