地沟油便携式核磁共振检测仪的总体结构设计与性能测试文献综述

 2022-11-20 14:20:15

调研报告(或文献综述):

核磁共振是指非零磁矩的原子核在主磁场和射频(radiofrequency, RF)场垂直作用下,自旋能级发生Zeeman分裂, 原子核吸收射频能量的一种物理过程。 早在 20 世纪 30 年代, 科学家Isidor Rabi发现在磁场中的原子核会沿着磁场方向正向或反向有序平行排列,当施加无线电波后, 原子核的自旋方向就会发生翻转。 科学家Felix Bloch和 Edwardmills Purcell受此启发,在1946年将具有奇数个核子的原子核置于主磁场中,并施加特定频率的射频场,发现了原子核吸收射频场能量的现象,即后来命名的核磁共振现象,两人因此分享了1952年的诺贝尔物理学奖。

当前,核磁共振技术作为一种交叉学科,涉及物理、电子、计算机、磁学、化学、医学等多个领域。根据应用领域,大致可以将核磁共振技术可以分为三大类:

  1. 医学领域,主要是核磁共振成像;
  2. 化学领域,主要应用于化学分析;
  3. 工业应用,作为分析仪器用于检测物质含量等。

近年来,应用于工业领域的核磁共振分析仪器发展非常迅速,如用核磁共振方法检测种子含油量、含水量,核磁共振测井以及勘探水资源等。

便携式核磁共振系统的功能模块继承了传统核磁共振系统的硬件模块,即包括经典的四个组成部分: 磁体、 线圈、 控制系统和计算机。 不同的是其体积比传统的核磁共振系统小十几倍至上千倍。基于把仪器带到样品的位置的设计思想。它实现了核磁共振技术离开专业的实验室,从而满足现场核磁共振检测的需求。

微型核磁共振的检测原理与传统的核磁共振相类似,都是探头包裹着样品进行检测。微型核磁共振起源于利用微型线圈对微升或者纳升级的样本进行化学结构分析、成像分析等。为了提高信号检测的分辨率和灵敏度,起初,这些检测都是在高强度的磁场条件下完成的。但是,高强度磁场的产生需要体积庞大、成本高昂和维护复杂的超导磁体系统,严重限制了其应用。永磁体磁路具有轻便、制造和维护成本低廉的特点,但是其产生的磁场强度要远低于超导磁体系统。随着电子电路技术的发展,特别是核磁共振信号采集与处理方法的进步,使得采用低场永磁体磁路进行微样品的核磁共振检测成为可能,进而出现了完全便携式的微型核磁共振检测装置。

目前报道应用于地沟油检测的技术很多,具体集中在以下几个方面: 利用油脂的酸值等常规理化指标去鉴别判断, 然而准确度不高甚至误判;采用气相色谱法检测油脂的胆固醇含量,检测灵敏度低且价格昂贵; 利用测定电导率判断,然而对精炼油脂无效, 缺乏通用性和准确性;早期研究报道利用油脂具备红外光谱特征且在近红外光谱中产生不同特征峰方式来鉴别地沟油,然而最新研究表明特征吸收峰与油脂酸价相关,当油脂经过精炼或勾兑后,特征峰易消失,鉴别有效性大大降低。参考以上论据可以说明,单一特征参数油脂鉴别技术存在缺乏理论基础, 容易受制于环境和检测仪器差异化而影响最终鉴别结果等问题。相对应的,根据核磁共振技术原理,从理论上建立油脂的核磁共振特征数学模型。依据模型理论计算油脂的纵向弛豫时间 T1、横向弛豫时间 T2、自旋密度rho;、分子自扩散系数 D和化学位移delta;等多种核磁共振特征参数,并研究油脂的多种核磁共振检测特征参数的融合技术。

综上所述,目前尽管微型核磁共振检测装置在器件的设计和应用研究方面国内外学者取得了一定的研究成果,但是微型核磁共振检测装置的研究仍然处于幼年时期,在一些重要功能模块例如微型磁路、微型线圈等方面仍然存在一些关键问题有待解决,在应用方面也仍然存在大量的新的领域需要探索。核磁共振技术具有强大的功能,检测过程具有无损性和检测结果具有信息丰富等特征优势,自发现以来得到了各国学者的广泛关注与深入研究并一直经久不衰,与此相关的诺贝尔奖更是高达数十次,目前已经在科学研究、工业、食品和医学等众多领域得到了广泛应用。

传统的核磁共振设备体积庞大、制作和维护成本高昂,从而极大的限制了核磁共振技术的普及与应用。微型核磁共振检测装置具有便携和成本低廉的特点,该装置的发展必将极大的促进核磁共振技术的广泛应用,并将促进核磁共振走进人们的日常生活,给人们的日常生活带来新的变革。

参考文献:

剩余内容已隐藏,您需要先支付 10元 才能查看该篇文章全部内容!立即支付

以上是毕业论文文献综述,课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。