核磁共振实验原理
核磁共振实验原理
核磁共振实验是一种利用原子核在外加磁场作用下发生的共振吸收现
象进行分析的方法。核磁共振是一种原子核自旋和外磁场相互作用的
量子效应。其原理是当核自旋和外磁场方向相同或反向时，能量最低，而在不同方向时能量较高，核磁共振实验通过外加强磁场和射频场控
制核自旋变化，从而得到样品的结构和信息。
核磁共振实验的基础是常见的原子核自旋运动。原子核的自旋量子数
是1/2或其倍数，自旋运动时产生了磁矩，这种磁矩可通过磁学方法
获得，将原子核自旋置于外磁场中，将会出现两种能量水平，称之为
能量态。当外磁场较强时，处于更高能级的自旋状态将转移到低能级，从而产生能量差异。
核磁共振实验所用的样品通常是含有有机分子和核磁共振活性元素的
分子物质，如氢、碳、氮和氟等。样品放置在核磁共振谱仪的磁场中，该磁场通常是用超导磁体制成的，其磁场强度可达到几十万高斯。在
外加强磁场作用下，样品中核自旋将处于两种能量状态之一。此时，
通过加入恒定强度和频率的射频场，将可使处于低能态的核子升至高
能态，从而使其处于不稳定态，核磁共振发生。当外来射频场的频率
等于核磁共振频率时，将发生共振吸收，样品将吸收一些能量使处于高能态的核子降至低能态，生成核磁共振信号，该信号将表示样品的结构和化学成分。
总结一下，核磁共振实验是一种高精度分析化学技术。通过引入恒定的外磁场和辐射场，对样品进行非破坏性分析。核磁共振实验可以与其他分析方法相结合，如质谱分析和色谱分析等，对样品进行全面分析，用来解决分子结构、功能和化学反应过程研究中的分析问题。
核磁共振实验 【实验简介】 核磁共振，是指具有磁矩的原子核在恒定磁场中由电磁波引起的共振跃迁现象。1945年，美国哈佛大学的珀塞尔等人，报道了他们在石蜡样品中观察到质子的核磁共振吸收信号；1946年，美国斯坦福大学布洛赫等人，也报道了他们在水样品中观察到质子的核感应信号。两个研究小组用了稍微不同的方法，几乎同时在凝聚物质中发现了核磁共振。因此，布洛赫和珀塞尔荣获了1952年的诺贝尔物理学奖。 以后，许多物理学家进入了这个领域，取得了丰硕的成果。目前，核磁共振已经广泛地应用到许多科学领域，是物理、化学、生物和医学研究中的一项重要实验技术。它是测定原子的核磁矩和研究核结构的直接而又准确的方法，也是精确测量磁场的重要方法之一。 【实验原理】 下面我们以氢核为主要研究对象，以此来介绍核磁共振的基本原理和观测方法。氢核虽然是最简单的原子核，但它是目前在核磁共振应用中最常见和最有用的核。 （一）核磁共振的量子力学描述 1． 单个核的磁共振 通常将原子核的总磁矩在其角动量P 方向上的投影μ 称为核磁矩，它们之间的关系通常写成 P ?=γμ 或 P m e g p N ??=2μ （2－1） 式中p N m e g 2?=γ称为旋磁比；e 为电子电荷；p m 为质子质量；N g 为朗德因子。对氢核来说，5851.5=N g 。 按照量子力学，原子核角动量的大小由下式决定 )1(+=I I P （2－2） 式中π2h = ，h 为普朗克常数。I 为核的自旋量子数，可以取???=,23,1,21,0I 对氢核来说，2 1=I 。 把氢核放入外磁场B 中，可以取坐标轴z 方向为B 的方向。核的角动量在B 方向上的投影值由
核磁共振的实验原理 核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）是一种利用 原子核的自旋和磁矩在外加磁场作用下发生共振现象的物理学现象。核磁共振技术被广泛应用于化学、物理、生物和医学等各个领域，常用于分析和表征物质的结构和性质。 核磁共振实验的原理基于原子核具有自旋和磁矩的特性。在一个外加磁场中，原子核的自旋会呈现两种取向（即向上和向下）。这两个取向对应着两个不同的能级。通过施加一定的能量（射频脉冲）并改变外加磁场的方向，可以使原子核自旋发生共振跃迁，从而在外加磁场不变的情况下，改变原子核取向。当射频脉冲的频率与自旋系统的共振频率匹配时，会观察到谱线信号。谱线的位置和强度与被测样品的结构、环境和化学性质有关。 核磁共振实验通常使用核磁共振仪进行。核磁共振仪由一组磁体、射频发生器和接收器、样品槽以及信号采集系统组成。样品通常以液体或固体形式放置在样品槽中，并通过电磁线圈进行射频能量的传递和接收。 核磁共振实验的过程包括如下几个步骤：首先，将样品置于强磁场中，使样品中的原子核自旋朝向与强磁场方向平行或反平行；然后，施加射频脉冲，使一部分原子核自旋跳转到不同取向，实现共振现象；接下来，通过接收线圈检测共振现象产生的信号；最后，采集并处理信号，得到核磁共振谱图，并进行谱峰解析以及进一步的结构分析。
核磁共振实验的另一个重要应用是核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging，MRI）。MRI利用核磁共振原理，通过对人体或其他物体中的核自旋信号进行采集和处理，可以获得高分辨率的图像。MRI在医学诊断、生物医学研究等领 域具有广泛的应用。
核磁共振实验 邱正明 一. 基本原理 自旋不为零的粒子,如电子和质子,具有自旋磁矩。如果我们把这样的粒子放入稳恒的外磁场中，粒子的磁矩就会和外磁场相互作用使粒子的能级产生分裂，分裂后两能级间的能量差为: 0B h E γ=∆ （1） 其中：γ为粒子的旋磁比，h 为约化普朗可常数，B 0为稳恒外磁场。 如果此时再在稳恒外磁场的垂直方向给粒子加上一个高频电磁场，该电磁场的频率为ν，能量为: νh （2） 当该能量等于粒子分裂后两能级间的能量差ΔE 时即： o B h h γν= （3） 低能极上的粒子就要吸收高频电磁场的能量产生跃迁，即所谓的磁共振。 二. 实验设备 a. 样品（sample ）水：提供实验用的粒子，氢（1H ）核。 b. 永磁铁：提供稳恒外磁场,中心磁感应强度B 0约为0.55T 。 c. 边限振荡器：产生射频场,提供一个垂直与稳恒外磁场的高频电磁场，频率z H ν。 d. 同时也将探测到的共振电信号放大后输出到示波器，边限振荡器的频率由频率计读出。 e. 绕在永磁铁外的磁感应线圈：其提供一个叠加在永磁铁上的扫场。 f. 调压变压器：为磁感应线圈提供50周的扫场电压。 g. 频率计：读取射频场的频率。 h. 示波器：观察共振信号。
图一 三. 实验原理 由公式（3）可知，为了实现核磁共振有两种实验方法： 1．固定外磁场B 0，调节高频电磁场频率ν，实现核磁共振，此为扫频法。 2．固定高频电磁场频率ν，调节外磁场B 0，实现核磁共振，此为扫场法。 本实验用的是第二种实验方法，即扫场法。 在本实验要测的一个物理量是氢质子的γ因子，由公式（3）可知，只要知道B 0，ν即可求得γ，B 0在实验设备中已标定（如0.55T ），ν可由频率计测出。但 是仅此，在本实验中γ是无法用实验求出的。因为本实验中两能级的能量差是一个精确，稳定的量。而实验用的高频振荡器其频率ν只能稳定在103 H Z 量级。其能量νh 很难固定在0B h γ这一值上。实际上等式(3) 在实验中很难成立。 为实现核磁共振，可在永磁铁B 0上叠加一个低频交变磁场B m Sin ωt ，即所谓 的扫场（ω为市电频率50H Z ，远低于高频场的频率ν其约几十MH Z ），使氢质子两 能级能量差 γh （B 0+B m Sin100πt ）有一个连续变化的范围。我们调节射频场的 频率ν，使射频场的能量νh 进入这个范围，这样在某一时刻等式 νh =γh （B 0+B m Sin100πt ）总能成立。（见图二）
核磁共振的原理 核磁共振（NMR）是一种影响化学体系结构和反应机理的分子诊断技术，也是一项分子结构识别技术。它是一种用于检测含有氢的有机物的技术，可以比较准确地推断分子的三维构型。核磁共振技术的历史可以追溯到1940年，当时，美国物理学家Felix Bloch和Edward Purcell发表了他们的重要研究成果，他们的研究成果为后续NMR研究奠定了基础。 核磁共振是一种基于原子核的磁性谱学，它是在一个外部磁场中研究原子核磁性结构的一种物理技术。当原子核放射磁场时，原子核会受到外部磁场的影响而发生回旋转，而这个回旋转的过程又会产生出磁场被称为“核磁共振”的现象。在核磁共振仪中，通过一个外加的频率精确的电磁场来调节原子核的回旋转频率，使核磁共振谱可以被检测到。 一般来说，NMR技术有两种主要类型，即核磁共振磁共振（NMR）和共振波谱学（RMN）。NMR可用于探索分子结构，从而确定分子中不对称原子或原子之间的关系，从而发现分子结构，例如碳氢键和取代位置。RMN可用于提供更详细的信息，允许更具体的推断，例如电荷分布、振动分布、氢键类型和强度等。 核磁共振技术被广泛应用于许多科学领域，如化学、物理、生物化学、药物设计、环境科学、农业科学和生物技术等。它也是生物医学研究中研究蛋白质、核酸和糖类的有效工具。此外，它还可以检测DNA、RNA、细胞膜及其他分子的局部结构和功能，以及药物的表征和
属性。 总而言之，核磁共振技术在研究分子结构和功能方面是一项重要的技术，它已经发展成为一种重要的实验技术，广泛应用于各种科学领域。在实验上，开发出的新一代核磁共振仪器在传感分子结构和反应机理研究方面发挥着重要作用，使科学家能够更加准确地研究分子结构，从而更好地研究大分子的构型和功能。
磁共振的原理 磁共振是一种重要的物理现象，它被广泛应用于医学、化学和物理等领域。本文将围绕磁共振的原理进行阐述。 一、磁共振的概念 磁共振是指当原子或分子处于磁场中时，受到磁场的作用而产生共振现象。磁共振的产生与原子或分子的核自旋有关。 二、核磁共振的原理 核磁共振是利用核磁共振现象进行成像的一种技术。下面将介绍核磁共振的原理。 1. 核自旋 原子核由质子和中子组成，其中质子具有正电荷。当原子或分子处于磁场中时，它们的核会沿磁场方向取向，这个取向被称为“朝上”或“朝下”。 2. 磁场 核磁共振需要使用强磁场，通常是一个恒定的静态磁场。磁场的强度被表示为磁通量密度。 3. 激发
在核磁共振实验中，一个射频脉冲作用于样品，使得某些核的自旋倒转了。这个过程被称为激发。一旦核自旋倒转，它就开始以特定频率发射电磁波，这个频率被称为共振频率。 4. 探测 探测是核磁共振成像的一个关键环节。当被测试的样品放置在强磁场中，我们会发送一个射频脉冲，这个脉冲会激发样品中的原子核，使其产生共振现象。这个现象可以被从样品中发射的信号所检测到。 三、磁共振成像的原理 磁共振成像是一种非侵入性的医学检查技术，它利用核磁共振原理对人体内部进行成像。下面将介绍磁共振成像的原理。 1. 原理 磁共振成像的原理是利用不同组织在强磁场中的旋转速度不同，从而产生不同的信号。这些信号被接收器捕捉并转化成数字信号，然后计算机通过数学算法将这些信号转化成图像。 2. 步骤 进行磁共振成像需要经过以下几个步骤： （1）患者躺在磁共振机床上。机器会将患者放置在一个强磁场中。 （2）机器会发送射频脉冲激发患者体内的原子核。 （3）原子核在磁场中发生共振，产生信号。
简述核磁共振的原理 核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）是一种应用强磁场和电磁辐射的物理现象对原子核的性质进行研究的技术。它被广泛用于化学、医学、材料科学等领域，尤其在生物医学中有着重要的应用。 核磁共振的原理基于原子核的自旋（spin）和匀强磁场之间的相互作用。原子核自旋是原子核固有的一个量子力学性质，类似于自旋的概念，它具有角动量和磁矩。在应用强磁场时，原子核的自旋会沿着磁场方向分裂成多个能级（Zeeman效应），这些能级之间可以通过吸收或发射电磁辐射的方式发生转变。 当核磁共振技术应用于实际的研究中时，通常需要构建一个恒定的强磁场，以及一个用于产生射频辐射的线圈。样品中的原子核由于外加的强磁场而分裂成多个能级，其中低能级的核既可以吸收辐射，也可以发射辐射。在核磁共振实验中，我们主要关注的是样品在吸收射频辐射时发生的转变。 当射频辐射和样品中的原子核共存时，它们之间发生相互作用，会导致能级之间的转变。在核磁共振实验中，我们通常调节射频辐射的频率，使其接近样品中其中一种原子核的共振频率。共振频率是一个特定原子核在给定强度的磁场中吸收或发射电磁辐射的频率。 当共振频率匹配时，样品中的原子核会吸收射频辐射能量并跃迁到高能级。通过测量样品吸收辐射能量的方式，可以获得原子核的共振信号。核磁共振信号是一个复数，由振幅和相位组成。振幅表示吸收或发射的强度大小，而相位则表示核磁矩在旋转中的方向。
为了获得高质量的核磁共振信号，实验中通常会使用脉冲序列。脉冲序列包含一系列射频脉冲和梯度磁场脉冲，可以精确控制信号的产生、操控和检测。示例中的主要方法包括： 1.均匀磁场：构建一个均匀且稳定的强磁场对原子核进行定向。 2.射频激励：通过射频脉冲使样品中的原子核跃迁到高能级。 3.梯度场：通过梯度场变化，使不同位置的原子核在不同时间接受射频激励。 4.接收信号：通过接收线圈接收样品中吸收或发射的射频辐射信号。 5.数据处理：通过数学算法分析接收到的信号，提取有关样品中原子核性质的信息。 除了以上的基本原理，核磁共振还有许多其他的技术和应用，例如磁共振成像（MRI）以及多维核磁共振（NMR）等。总的来说，核磁共振是一项基于原子核自旋和强磁场的技术，通过精确控制射频辐射和磁场变化，可以获得样品中原子核的相关信息，为化学、医学等领域的研究提供了重要的工具。
核磁共振的原理及医学应用 简介 核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）是一种基于原子核在外加磁 场中的行为特性的物理现象的研究方法。核磁共振技术以其高分辨率、无创性、无辐射的特点，在医学领域有广泛的应用。本文将介绍核磁共振的原理，以及它在医学领域中的应用。 核磁共振的原理 1.原子核的自旋 –原子核具有自旋，类似于地球自转的概念。 –原子核自旋产生磁矩，类似于地球自转产生的磁场。 2.外加磁场 –在外加静态磁场的作用下，原子核的自旋会朝着外磁场方向取向。 –外加磁场强度越大，原子核的取向越强。 3.共振现象 –当外加射频脉冲与原子核自旋磁矩的共振频率相同时，核磁共振现象发生。 –共振发生时，原子核从高能级跃迁到低能级，释放出能量。 4.探测信号 –通过探测线圈可以接收到由核磁共振过程中释放的能量而产生的信号。 –探测线圈将信号转化为电信号，经过放大和处理后，得到核磁共振谱图。 医学应用 核磁共振技术在医学领域有广泛的应用，以下是一些常见的医学应用。 1.体内器官结构的观察 –核磁共振成像（MRI）可用于观察人体内部器官和结构的细节。 –通过对不同原子核的共振频率进行分析，可以得到高对比度的影像，并对疾病进行诊断。 2.肿瘤的检测与定位 –核磁共振成像可以用于检测和定位肿瘤。 –通过对肿瘤组织和正常组织的对比，可以帮助医生评估肿瘤的性质，制定治疗方案。
3.脑功能的研究 –核磁共振成像可以用于研究脑功能。 –通过对脑活动过程中的血氧水平进行监测，可以了解不同脑区的功能活动情况。 4.心脏病的诊断 –核磁共振心脏成像可以用于诊断心脏病。 –通过观察心脏在不同时间点的形态和功能变化，可以检测心脏病变以及评估心脏的收缩和舒张功能。 5.骨髓病变的检测 –核磁共振可以用于检测和观察骨髓病变。 –通过对骨髓组织的成像，可以帮助医生早期发现和诊断骨髓疾病，如骨髓瘤等。 总结 核磁共振技术以其高分辨率、无创性、无辐射的特点，在医学领域中有广泛的应用。通过对原子核的行为特性的研究，核磁共振技术可以观察体内器官的结构、检测肿瘤、研究脑功能、诊断心脏病以及检测骨髓病变等。随着核磁共振技术的不断发展和创新，相信在医学领域中的应用会更加广泛和深入。
核磁共振现象的基本原理和应用核磁共振（NMR）是一种广泛应用于化学、物理、医学等领域的非破坏性分析技术，其基本原理是利用特定的电磁波在磁场中对样品中的核磁矩进行共振激发，并通过对振幅和频率的分析得到样品的结构和性质信息。以下将详细探讨核磁共振现象的基本原理和应用。 一、核磁共振的基本原理 核磁共振的基本原理是利用核磁矩在磁场中的性质，它是由核自旋和核磁矩所决定的。在外加磁场的作用下，核磁矩会产生合成磁矩，具有与磁场大小和方向有关的定向性。当外加的高频电磁波频率与样品内核磁矩的共振频率相同时，核磁共振现象就发生了，核磁矩转向产生的磁场变化会诱导出检测线圈上的交变电压信号，这就是核磁共振信号的来源。 二、核磁共振的应用领域 核磁共振技术已经成为化学、生物化学、物理和医学等领域的重要实验手段，其应用广泛，以下分别阐述。
（一）化学领域 核磁共振技术在化学领域中，主要应用于分析化学与物理有机结构、分子间相互作用、反应动力学等方面的研究。例如在有机化学中，核磁共振技术可以对物质结构进行鉴定、定量和表征。常用的核磁共振谱有质子谱、碳谱、氢谱等。 （二）生物化学领域 核磁共振技术在生物化学领域中，可用于鉴定、定量和表征生物分子，如蛋白质、DNA、RNA、多糖等。利用二维核磁共振技术（2D-NMR），可以对生物大分子的结构和构象进行研究。例如在药物开发中，可以通过核磁共振技术研究药物在体内的代谢途径、药物与蛋白质等的相互作用等。 （三）物理领域
核磁共振技术在物理领域中，可用于材料表征、凝聚态物理等 领域的研究。例如在超导体领域，核磁共振技术可以用来研究超 导体的微观结构和超导机理等。 （四）医学领域 核磁共振技术在医学领域中，主要用于诊断和检测疾病，例如 脑部、胸部、腹部和骨骼等的成像技术。核磁共振成像（MRI） 是一种非侵入性、不放射性的检查方法，因其高准确度和安全性 而被广泛使用。MRI可以对人体内部进行全面的成像，如骨骼、 软组织、血管、内脏等。 三、核磁共振技术的新进展 随着科技的不断发展，核磁共振技术也在不断向前发展，出现 了许多与以往不同的进展。例如，利用双极子相互作用等新的原理，研究固态材料的结构和性质。同时，新型的电子自旋共振（ESR）也应运而生，它可以应用于生命科学、材料科学等方向，有助于发掘更多物质的性质和应用。
核磁共振的物理实验和技术 核磁共振是一种应用物理学的重要技术手段。它通过检测物体 内原子或分子内核的微弱信号来确定物体的性质。在医学、化学、物理学等领域都有着广泛的应用。本文将介绍核磁共振的物理实 验和技术。 1. 核磁共振的基本原理 核磁共振利用原子或分子内核间的相互作用来探测物体的性质。原子或分子内核具有自旋，自旋可以看做是靠着自身运动产生的 磁矩。在外磁场的作用下，原子或分子内核的自旋矩会在一个固 定的方向上预先定向。如果向该方向再施加一个旋转的磁场，那 么内核的自旋矢量会开始绕着外磁场旋转，这个旋转过程叫做进动。进动的频率与磁场的大小和核自旋数有关。 当进动过程中施加一个与自身固有频率相等的射频脉冲时，原 子和分子内核的自旋将在磁感应强度相同的位置上共振吸收射频 能量，这种现象就是核磁共振。在共振吸收时内核发出的信号可 以被接收器接收并处理，从而得到实验数据。
2. 核磁共振仪器 核磁共振仪器主要由外磁场、射频系统、控制系统、检测系统 等组成。 外磁场是产生共振信号的重要因素，可以采用超导磁体、永磁 体及其组合体等方式。超导磁体的优点是磁场强度大、磁场稳定，缺点是制造成本高；永磁体的优点是磁场强度适中、制造成本低，缺点是磁场稳定性较差。 射频系统用于产生和调制有规律的电磁波，生成射频脉冲并提 供射频场。其功率和频率调整的好坏，直接关系到实验数据的质量。此外，在应用中还需要考虑电磁干扰等问题，使射频系统的 工艺复杂。 检测系统也是核磁共振仪一个重要部分。其可以是静态或动态的。在静态检测系统中，样品放在检测线圈中以感应出内核的信号，而在动态检测系统中，则是通过改变检测线圈的位置和方向 与静态系统不同，实现共振信号的感应。在实际应用中，常常采 用多通道检测系统和高灵敏度放大器手段，提高检测系统的检测 能力。
简述核磁共振的原理 核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance, NMR)是一种基于原子核间相互作用的物理现象。核磁共振在医学、生物、化学、材料等领域有着广泛的应用，包括分子结构分析、代谢物的定量分析、制造过程监控、新材料研究等。 核磁共振的原理是基于原子核在外加磁场下的行为。原子核具有自旋(Spin)，自旋可以产生磁矩。当原子核处于磁场中时，磁矩有向外或向内取决于原子核的自旋状态。这会影响到原子核周围的电子轨道和它们自身周围的电子。当外加的磁场固定时，不同自旋状态对应的磁矩势能不同，原子核会被吸收或发射特定的电磁辐射，这个机制就是核磁共振。 核磁共振的测定是利用具有不同强度的磁场对原子核磁矩产生不同的作用。如在恒定外磁场下，可利用射频场使磁矩(原子核)从低能状态激发到高能状态。给予一脉冲后原子核发生共振，随后会发射或吸收辐射转回低能状态释放能量。测量吸收和发射电磁辐射的强度和频率可以计算原子核相互作用的磁场及与其相互作用的环境。因为不同化学物质组分中原子核受外部磁场的相互作用及响应方式不同，所以核磁共振可以从吸收谱和旋进相干实验直接观察各组分的信号。 核磁共振的应用十分广泛。在医学领域，核磁共振成像(NMRI)技术可以产生高分辨率的三维影像，用于身体内部的组织和器官的检测与显示。在生物化学领域，核磁共振可以确定一种化合物的结构特征，如蛋白质、DNA和RNA分子，以及分子间相互作用，例如药物与受体的相互作用。在材料科学领域，核磁共振可以用于纤维、液晶、聚合物和半导体等材料的表征和品质控制。
总的来说，核磁共振在现代科学中都有广泛应用，不管是生命科学，还是物质科学都受益于核磁共振的发展。
物理实验技术中的核磁共振测量原理 核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，简称NMR）是一种用于研究物质结 构和性质的重要实验技术。它基于原子核在外磁场的作用下发生共振现象，通过测量共振信号的频率和强度来获取样品的信息。核磁共振测量原理关键在于对原子核的磁性和能级结构进行理解和利用。 核磁共振的测量依赖于样品中的核自旋（Nuclear Spin）。原子核自旋是与电 子相关的性质，它可以看作是核内凝结的角动量。在原子核存在未配对质子或中子时，自旋将对外界磁场产生明显影响。核磁共振技术通过外加磁场将这些未配对核自旋定向，使其与外磁场方向不一致。接下来通过给样品施加射频脉冲，可以使核自旋转动，进而跳动到其他能级。当射频场的频率与核自旋的共振频率相匹配时，就会产生共振现象，同时发出信号。通过检测这个信号的频率和强度，可以获得有关样品的信息。 核磁共振测量中重要的一个概念是化学位移（Chemical Shift）。化学位移是核 磁共振信号频率与参照标准的相对偏离程度。核磁共振信号的频率会受到周围化学环境的影响，不同的原子、不同的官能团都会对信号频率产生特定的化学位移效应。因此，通过记录核磁共振信号的频率差异，可以推断出原子的化学环境和官能团结构。这使得核磁共振成为了解分子结构和化学反应机理的重要手段。 除了化学位移，核磁共振测量中还存在一个重要的参数，称为自旋－自旋耦合（Spin-Spin Coupling）。自旋－自旋耦合是由于样品中不同原子核之间相互作用引起的。当核自旋之间存在耦合时，核磁共振信号的频谱将展示出特定的耦合模式。通过解析共振信号的耦合模式，可以进一步判断分子内不同原子核之间的关系和结构，如取代基的位置、化学键的旋转性质等。 核磁共振测量的实验装置主要包括磁场系统、射频系统和检测系统。其中磁场 系统是核磁共振实验的核心组件，通过提供强大的恒定磁场使样品中的核自旋取向，
论文题目：核磁共振光谱基本原理及实验操作 论文要求： 核磁共振光谱技术拥有广泛的应用及广阔的前景。简要概述核磁共振光谱技术及其发展，要求内容充实，论述详细透彻，不少于1000字。 教师评语: 教师签字： 年月日
磁体提供一定强度的磁场，使核磁矩发生空间量子化。永久磁铁和电磁铁的磁场强度的上
对于一些化合物，要设置足够的谱宽。竣酸、有缔合的酚、烯醇等的化学位移范围均可 超过10Pps如设置的谱宽不够大，-OH-COOH勺峰会折叠进来，给出错误的8值。在完成记录氢谱谱图的操作之后，随即对每个峰组进行积分，最后所得的谱图含有各峰组的积分值，因而可计算各类氢核数目之比。 若怀疑样品中有活泼氢（杂原子上连的氢）时，可在作完氢谱之后，滴加两滴重水，振 荡，然后再记谱，原活泼氢的谱峰会消失，这就确切地证明了活泼氢的存在（参阅6.3.6）。当 谱线重叠较严重时，可滴加少量磁各向异性溶剂（如笊代苯），重叠的谱峰有可能分开。也可以考虑用同核去耦实验来简化谱图。 .记录常规碳谱的操作 常规碳谱为对氢进行去耦的谱图。各种级数的碳原子（CH3,CH2CHC）均只出一条未 分裂的谱线。由于各种碳原子的纵间弛豫时间有很大的差别以及核的Overhauser效应，谱线 的高度（严格讲是谱线的峰面积）和碳原子的数目不成正比，但也可从谱线高度估计碳原子的数目。 记录常规碳谱是单脉冲实验，即在一个脉冲作用之后，随即开始采样。由于碳谱的灵敏度 远比氢谱为低，记录碳谱必须进行累加。由于碳原子的纵向弛豫时间长，重复脉冲的时间间隔还不能太短，否则纵向弛豫时间长的碳原子出峰效率差。在特殊的作图条件下，季碳原子的峰有可能漏掉。因此该时间间隔不可太短。有时需要定量碳谱，即谱峰面积（近似看是谱线高度）和碳原子数成正比。减少脉冲倾倒角并加大重复脉冲的时间间隔，可逐渐向定量碳谱转变。但要记录较好的定量碳谱，需采用特定的脉冲序列。 在记录碳谱时，需设置足够的谱宽，以防止峰的折叠现象。由于常规碳谱不能反映碳原 子的级数，而这对推导未知物结构或进行结构的指认是不利的，因而必须予以补充。早期多采 用偏共振去耦，自80年代以后，陆续采用各种脉冲序列，最常用的叫做DEPTDEPT脉冲序列中有一个脉冲，其偏转角为。。当。=90°时，只有CH出峰，当0=135°时，CHCH3出正峰,CH2出负峰，这两张谱图的结合，可指认出CHCH2和CH3对比全去耦谱图，则可知季碳（它 们在DEPTf中不出峰），于是所有碳原子的级数均可确定。 四、样品制备 在测试样品时，选择合适的溶剂配制样品溶液，样品的溶液应有较低的粘度，否则会降低谱峰的分辨率。若溶液粘度过大，应减少样品的用量或升高测试样品的温度（通常是在室温下测试）。当样品需作变温测试时，应根据低温的需要选择凝固点低的溶剂或按高温的需要选择沸点高的溶剂。对于核磁共振氢谱的测量，应采用笊代试剂以便不产生干扰信号。笊代试剂中的笊核又可作核磁谱仪锁场之用。以用笊代试剂作锁场信号的"内锁”方式作图，所得谱图分辨
核磁共振实验 实验原理、数据记录及数据处理 实验目的： 1、观察核磁共振稳态吸收现象 2、掌握核磁共振的实验原理和方法 3、测量1 H 的γ因子和g 因子 实验仪器：核磁共振实验仪、频率计、示波器。 实验原理： 1、核在磁场中的拉莫尔旋进 （1）角动量与磁矩。原子中电子的轨道角动量L P 和自旋角动量S P 会分别产生轨道磁矩L μ 和自旋磁 矩S μ ： 2L L e e P m μ=- ，S S e e P m μ=- 。 上两式中e 和e m 电子的电量数值和电子的质量，负号表示电子的磁矩与角动量方向相反（由于电子带负电）。而L P 与S P 的总角动量引起相应的电子总磁矩 2J J e e g P m μ=- 式中g 是朗德因子，其大小与原子的结构有关。同理核自旋角动量I P 与核磁矩I μ 的关系为 2I N I P e g P m μ= （N g 为核的朗德因子，P m 若引入核磁子2N P e m μ= ，则N I N I g P μμ= 。为了表示的方便， 令：N N g μγ= （称为回磁比系数），则I I P μγ= 。 所以，在Z 方向有：Z Z P μγ= 由量子力学可知Z P m = ，所以Z m μγ= （2）磁矩在磁场中的拉莫尔旋进 由经典力学可知，磁矩为μ 的微观粒子在恒定外磁场0B 中受到一力矩L 的作用：0L B μ=⨯ 。 而力矩的作用使粒子的角动量发生变化，即dP L dt = 。 所以 00000 sin sin B dP d P d d L B B B dt dt dt dt B μγμμ γγγμγμθγμθμ⨯====⨯=⇒ =⨯ 设磁矩旋进的角频率为0w ，则 0sin d w dt μμθ= 所以00w B γ=。 2、磁共振的条件
理工学院工学三部生医L081班冯俊卿08L0804125 核磁共振成像原理及其发展 核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance即NMR)是处于静磁场中的原子核在 另一交变电磁场作用下发生的物理现象。通常人们所说的核磁共振指的是利用核磁共振现象获取分子结构、人体内部结构信息的技术。并不是所有原子核都能产生这种现象,原子核能产生核磁共振现象是因为具有核自旋。原子核自旋产生磁矩,当核磁矩处于静止外磁场中时产生进动核和能级分裂。在交变磁场作用下,自旋核会吸 收特定频率的电磁波,从较低的能级跃迁到较高能级。这种过程就是核磁共振。 核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技术。是继CT后医学影像学的又一重大进步。自80年代应用以来,它以极快的速度得到发展。其基本原理:是将人体置于特 殊的磁场中,用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核,引起氢原子核共振,并吸收能量。在停止射频脉冲后,氢原子核按特定频率发出射电信号,并将吸收的能量释放出来,被体外的接受器收录,经电子计算机处理获得图像,这就叫做核磁共振成像。 核磁共振是一种物理现象,作为一种分析手段广泛应用于物理、化学生物等领域,到1973年才将它用于医学临床检测。为了避免与核医学中放射成像混淆,把它 称为核磁共振成像术(MRI)。 科学原理 核磁共振现象来源于原子核的自旋角动量在外加磁场作用下的进动。 根据量子力学原理,原子核与电子一样,也具有自旋角动量,其自旋角动量的具 体数值由原子核的自旋量子数决定,实验结果显示,不同类型的原子核自旋量子数也不同: 质量数和质子数均为偶数的原子核,自旋量子数为0 ,即I=0,如12C,16O,32S 等,这类原子核没有自旋现象,称为非磁性核。质量数为奇数的原子核,自旋量子数