单边核磁共振探测器是核磁共振探测系统的两大主要分支之一。与传统核磁共振探测器不同,单边核磁共振探测器能够探测到置于磁体系统外部的样品,打破了被测样品体积大小和空间位置对探测造成的限制。但是,现有单边核磁共振探测器均只具有单一探测模式,不能够胜任诸如探测长城等古建筑的建材、现场探测原油组分等需要在多种探测条件下探测不同样品的科学研究。因此设计一种能够满该类研究的单边核磁共振探测器具有重要意义。首先,采用有限元数值模拟方法设计和模拟优化了一种组合式单边核磁共振探测器。该探测器的磁体系统以semi-Halbach磁体结构为基础,通过其与不同磁体模块相组合的方式,分别得到对应于移动探测、长距离探测和均匀磁场探测三种探测模式的磁体结构。其次,按照上述模拟计算结果制作加工实物。将加工成的实物组件组合成上述三种模式后,采用三维高斯计对其进行测量,测量结果与模拟结果基本一致。根据测得的磁体性能指标对线圈进行结构优选,进行相应的模拟优化后设计制作了三组8字型结构射频线圈分别与上述各模式磁体结构相匹配。最后,分别采用上述三种模式进行实验。流体实验结果表明该探测器能够有效鉴别各流体成分,为原油组分的定性识别分析奠定了基础。砖块样品实验表明该探测器能够对不同成分的砖块样品进行有效区分,为探测长城等古建筑的建材研究提供了基础。该组合式单边核磁共振探测器的优点在于通过不同的磁体模块组合方式能够得到多种探测模式,尤其适用于需要在多种探测条件下探测不同样品的科学研究。