《Journal of Magnetic Resonance》：High-speed, high-memory NMR spectrometer and hyperpolarizer
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本研究提出一种基于任意波形生成器（AWT）的高速NMR谱仪架构，集成高速ADC和大量内存，支持超极化NMR应用及现有设备的升级，具有成本低、灵活性高的优势。
作者：Leo Joon Il Moon、William Beatrez、Jason Ball、Joan Mercade、Mark Elo、Angad Singh、Emanuel Druga、Ashok Ajoy
美国加利福尼亚大学伯克利分校化学系，邮编94720
部分内容摘录
AWT设备架构
AWT设备是该光谱仪的核心组件，它将任意波形发生器（AWG）与高速模拟-数字转换器（ADC）及大容量板载存储器集成在一起。传统上，AWT技术被应用于雷达和通信系统[18]，近年来也被用于量子计算硬件[19][20][21][22][23]；这些应用中使用的功能在核磁共振（NMR）/动态核极化（DNP）领域同样具有吸引力。
用于电子自旋控制的微波脉冲
我们首先探讨了AWT技术在低场DNP中的微波生成应用，不过类似的方法也可扩展到X波段电子顺磁共振（EPR）[27][28]领域。
AWG的最大采样率为9 Gs/s，可实现高达9 GHz的微波生成，覆盖了奈奎斯特区的一阶（0–4.5 GHz）和二阶（4.5–9.0 GHz）范围[29]。这种方法无需外部混频设备，还能降低插入损耗。为了实现更高频率，可进一步优化系统设计。
基于AWT的NMR光谱仪
接下来，我们将研究AWT技术在射频（RF）控制及核自旋读出方面的应用潜力。
与以往研究的比较
本文将所描述的AWT光谱仪技术与现有文献进行对比。磁共振（MR）仪器对灵活性要求不断提高，已有许多基于任意波形发生器（AWG）技术的创新设备被报道[44]；此外，许多研究团队还根据具体研究需求自行开发了定制的快速DAC/ADC光谱仪[40]。
在超极化NMR中的应用
接下来，我们将介绍基于AWT的NMR光谱技术在若干代表性实验中的应用。
展望
本文介绍的基于AWT的光谱仪具备高速集成ADC和DAC通道、大容量板载存储器以及快速通信功能（详见图1和表1）。这些特性使得快速采样、相位敏感检测及自定义脉冲序列成为可能。至少，这种设备能够以较低的成本提升现有NMR系统的性能。
展望未来，该设备在更多领域具有巨大潜力。
作者贡献声明
Leo Joon Il Moon：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、项目监督、软件开发、资源协调、方法论设计、实验实施、数据分析、概念构思。
William Beatrez：撰写——初稿撰写、数据可视化、验证、项目监督、软件开发、资源协调、方法论设计、实验实施、数据分析、概念构思。
Jason Ball：数据验证、项目监督、软件开发。
利益冲突声明
作者声明以下可能构成利益冲突的财务关系/个人关联：Ashok Ajoy、William Beatrez和Joon Il Moon持有加州大学授予的“高速高容量NMR光谱仪及超极化器”专利。若存在其他作者，他们声明自己没有可能影响本文研究结果的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了以下机构的资助：
NSF MRI（2320520）、AFOSR DURIP（FA9550-22-1-0156）、ONR（N00014-20-1-2806）、DOE SBIR（72521）以及CIFAR Azrieli基金会（GS23-013）。
