项目来源：中国科学院 

　　项目名称：超低场高灵敏的激光探测磁共振仪器研制 

　　项目负责人：孙献平 

　　项目摘要：提高核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）波谱和磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)的信号探测灵敏度一直是磁共振最核心的研究领域之一。自磁共振技术发明60多年来，分别获得过物理、化学、生理和医学的诺贝尔奖，但所有商业NMR谱仪和MRI成像仪都是采用射频感应线圈来探测NMR信号。 

　　因为感应线圈探测灵敏度较低，所以一般需要在超导磁体的强磁场（1-10T）下获得足够可观测信号。但是，样品导致的磁场不均匀性随着磁场强度的增加越来越严重，并导致信号畸变；同时，强磁场MRI不能用于体内植入器件（如心脏起搏器）人员。另一方面，通常化学样品和生物组织的真实环境是地磁场（0.000045T），因此NMR和MRI测量所需的强磁场对分子动力学和人体组织的影响亟待深入研究。所以，为了研究分子样品和人体组织在实际环境下的特性，只能用超低磁场（地磁场到零磁场）NMR和MRI，但是传统的感应线圈探测技术在超低磁场下不能获得磁共振信号。所以，本项目提出利用高灵敏激光探测磁共振的新仪器，来克服NMR在超低磁场的核心问题，也为超低磁场MRI提供技术积累。 

　　基于高灵敏度原子磁力计的激光探测NMR，不再需要射频感应线圈来接收NMR信号，不但极大地提高了探测灵敏度，也同时摆脱对昂贵、庞大、低温的超导磁体的依赖。本项目将结合我所自身优势，实现NMR波谱学与原子分子光学物理两个学科的交叉，研制一套基于激光与碱金属原子相互作用现象的原子磁力计，实现0.2pT/Hz1/2量级的激光探测NMR的灵敏度；在此基础上实现超低场（<50nT）高灵敏的激光探测磁共振仪器，获得信噪比>12（水质子，单次采样）和线宽<0.35Hz的探测信号，并应用到有机化学样品的NMR研究中。同时,本装置的建立将为国内开展超低磁场条件下的高灵敏NMR研究提供一个公共实验平台。