射頻信號轉為光信號日本開發出核磁共振光學檢測系統

　　分析測試百科網訊 京都大學的Kazuyuki Takeda和東京大學的Koji Usami所領導的一個國際研究項目通過將核磁共振的射頻信號上轉換成光信號，開發了一種新的核磁共振光學檢測方法（NMR）。

　　這是連接電-機械-光學三個系統的材料。

　　這種新的檢測方法發表在《光學》雜志上，與傳統的核磁共振相比有提供更靈敏的分析的潛力。它在高精度化學分析以及磁共振成像技術（MRI）中的應用也很有意義。

　　核磁共振是光譜學的一個分支， 科學家們通過測量原子核的旋轉以確定其特性。受磁場作用的原子核在探測器電路中誘發射頻信號。由于不同的原子產生不同頻率的信號, 科學家可以利用這些信息來確定樣品中所含的化合物。基于磁共振成像技術（MRI）的最著名的應用諸如 CT 掃描。

　　“核磁共振是一個非常強大的工具，但它的測量依賴于射頻電信號的放大。它會產生額外的噪音并限制我們測量的靈敏度，” Takeda說，“所以我們從零開始開發了一個實驗性的核磁共振系統，它將射頻信號轉換成光學信號。”

　　這種“上轉換”的原理是一種新的混合量子變換技術。該團隊致力于將這個系統集成到核磁共振中，最終建立一個將電子學連接到機械學，然后再與光學元件相連的設備。連接所有三系統的材料是氮化硅的彈性膜。

　　“我們通過在氮化硅膜上真空沉積金屬層構建了一個電容器,” Usami說。利用感應器，他們建立了一個諧振器來檢測核磁共振信號，然后用金屬層作為鏡子構建了一個光學諧振腔。“入射的電核磁共振信號震動膜，光學干涉儀就會檢測到由此引發的運動。”

　　研究小組認為，這種光學檢測的成功可以進一步推動光譜學方法，這一提高檢測和表征準確度的方法，有望用于多個科學學科。

　　Takeda總結到：“雖然多種光學NMR檢測方法已經見諸報道，有些甚至是高靈敏度的，但至今缺乏廣泛的適用性。我們的新方案已被證明既靈活又適用于各種材料。”

　　論文 “電-機械-光學核磁共振檢測”發表在2018年2月2日的《光學》雜志上, doi: 10.1364/OPTICA.5.000152。