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吴肇博1#,王佳鑫2#,刘万震2,3,程鑫2,3,魏巍1,黄臻1,陈方2,3,张志2,3*,刘朝阳2,3§
1. 武汉轻工大学电气与电子工程学院,湖北 武汉 430023;2. 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院,磁共振波谱与成像全国重点实验室,武汉磁共振中心,湖北 武汉 43007;3. 中国科学院大学,北京 100049
WU Zhaobo1#,WANG Jiaxin2#,LIU Wanzhen2,3,CHENG Xin2,3,WEI Wei1,HUANG Zhen1,CHEN Fang2,3,ZHANG Zhi2,3*,LIU Chaoyang2,3§
1. School of Electrical and Electronic Engineering, Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023, China; 2. State Key Laboratory of Magnetic Resonance Spectroscopy and Imaging, National Center for Magnetic Resonance in Wuhan, Innovation Academy for Precision Measurement Science and Technology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China; 3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
摘要: 高场固体核磁共振技术(SSNMR)因其具有高灵敏度和多核检测能力,是固体材料的微观结构解析和分子动力学行为研究的重要的表征手段。然而,对于一些锂离子电池之类的顺磁材料,材料中普遍存在的过渡金属离子(如Mn3+、Fe3+等)赋予体系强顺磁特性,在高场条件下将面临磁场不均匀、谱线展宽、信号衰减、无法魔角旋转等一系列挑战,从而导致难以获取有用的信息。低场下由于顺磁效应引起的磁场畸变显著减弱,有望解决顺磁样品在高场核磁共振中分辨率降低或无法魔角旋转的问题。本文通过理论分析低场环境对顺磁物质研究的优势,研制了用于0.5T Halbach磁体的低场固体MAS探头,主要包括MAS单元的小型化设计、气动驱动气路的有限元仿真优化、射频线圈参数的仿真分析等研究工作,并与谱仪控制单元、磁体单元、气动控制单元等集成为一套完整的低场固体MAS谱仪,实现了低场条件下的锂离子电池MAS NMR测试。并在12kHz转速下采集到多种顺磁样品7Li的NMR信号,验证了自主研制的低场固体MAS探头在低场下对顺磁样品进行固体高分辨率NMR采集的可行性,解决了高场条件下顺磁样品自旋边带叠加,或无法魔角旋转等问题,为顺磁样品的NMR研究提供了新方案。
中图分类号: