射频信号转为光信号 日本开发出核磁共振光学检测系统
分析测试百科网讯 京都大学的Kazuyuki Takeda和东京大学的Koji Usami所领导的一个国际研究项目通过将核磁共振的射频信号上转换成光信号，开发了一种新的核磁共振光学检测方法（NMR）。
这是连接电-机械-光学三个系统的材料。
这种新的检测方法发表在《光学》杂志上，与传统的核磁共振相比有提供更灵敏的分析的潜力。它在高精度化学分析以及磁共振成像技术（MRI）中的应用也很有意义。
核磁共振是光谱学的一个分支， 科学家们通过测量原子核的旋转以确定其特性。受磁场作用的原子核在探测器电路中诱发射频信号。由于不同的原子产生不同频率的信号, 科学家可以利用这些信息来确定样品中所含的化合物。基于磁共振成像技术（MRI）的最著名的应用诸如 CT 扫描。
“核磁共振是一个非常强大的工具，但它的测量依赖于射频电信号的放大。它会产生额外的噪音并限制我们测量的灵敏度，” Takeda说，“所以我们从零开始开发了一个实验性的核磁共振系统，它将射频信号转换成光学信号。”
这种“上转换”的原理是一种新的混合量子变换技术。该团队致力于将这个系统集成到核磁共振中，最终建立一个将电子学连接到机械学，然后再与光学元件相连的设备。连接所有三系统的材料是氮化硅的弹性膜。
“我们通过在氮化硅膜上真空沉积金属层构建了一个电容器,” Usami说。利用感应器，他们建立了一个谐振器来检测核磁共振信号，然后用金属层作为镜子构建了一个光学谐振腔。“入射的电核磁共振信号震动膜，光学干涉仪就会检测到由此引发的运动。”
研究小组认为，这种光学检测的成功可以进一步推动光谱学方法，这一提高检测和表征准确度的方法，有望用于多个科学学科。
Takeda总结到：“虽然多种光学NMR检测方法已经见诸报道，有些甚至是高灵敏度的，但至今缺乏广泛的适用性。我们的新方案已被证明既灵活又适用于各种材料。”
论文 “电-机械-光学核磁共振检测”发表在2018年2月2日的《光学》杂志上, doi: 10.1364/OPTICA.5.000152。
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