《核磁共振基本原理》PPT課件.ppt

1、,核磁共振,核原子核 磁磁場 核磁共振（NMR）原子核在磁場中的響應(yīng) 為什么原子核在磁場中會發(fā)生響應(yīng)呢？ （核有磁性）,一 核磁共振現(xiàn)象,（一）核有磁性,核由質(zhì)子和中子組成； 質(zhì)子帶正電，中子不帶電； 所以，原子核帶正電的。 另外，有些核具有內(nèi)秉角動量（自旋）。 奇數(shù)核子 奇數(shù)原子序數(shù)，偶數(shù)核子 因而核有磁性。,磁矩 描述磁場強(qiáng)度與方向的矢量 自旋角動量； 旋磁比，每個核都有一特定的值。有正有負(fù)，核磁矩的方向與其有關(guān)。,（二）沒有外磁場作用,單個磁矩隨機(jī)取向； 系統(tǒng)宏觀上沒有磁性。,（三）靜磁場作用單個自旋,要受力矩作用，表現(xiàn)： （1）原子核吸收能量，磁矩取向變化（極化）；,（2）磁矩繞靜磁場

2、0 靜動(與陀螺在重力場中發(fā)生進(jìn)動類似)。 進(jìn)動頻率（Larmor頻率),（四）靜磁場作用整個自旋系統(tǒng),整個自旋系統(tǒng)被磁化 產(chǎn)生宏觀磁化量M0 （M0的變化過程是核磁測井觀測對象）,（五）垂直方向上施加交變磁場,在垂直0方向上加交變磁場，頻率=0=B0 發(fā)生核磁共振吸收現(xiàn)象。也就是 M被扳倒。 脈沖，M扳倒90度 脈沖，M扳倒180度,（六）交變磁場作用后弛豫,磁化矢量朝0方向恢復(fù)，使核自旋系統(tǒng)從非平衡分布恢復(fù)到平衡分布。 縱向弛豫T1 橫向弛豫T2,1 縱向弛豫/T1,非平衡態(tài)磁化矢量的縱向分量恢復(fù)到初始磁化矢量M0的過程 弛豫速率1/T1 弛豫時間T1 磁能級粒子數(shù)發(fā)生變化，自旋體系能量也

3、要發(fā)生變化，自旋與晶格交換能量，又稱自旋-晶格弛豫。,Mz是以1/T1的速率按指數(shù)恢復(fù)到Z方向的初值。,2 橫向弛豫/T2,非平衡態(tài)磁化矢量的水平分量Mxy衰減至零的過程 弛豫速率1/T2 弛豫時間T2 磁化矢量進(jìn)動相位從有序分布趨向無規(guī)則分布，自旋體系內(nèi)部相互作用，自旋與晶格不交換能量，又稱自旋-自旋弛豫。,橫向弛豫按指數(shù)衰減,（一）核磁共振信號測量 （二）核磁共振測井儀 （三）核磁共振測井過程與特點,二 核磁共振測井,1.自由感應(yīng)衰減法 2.自旋回波法 3.反轉(zhuǎn)恢復(fù)法（測T1）,（一）核磁共振信號測量,自由感應(yīng)衰減的核心是利用某種方法使與靜磁場B0平行的核磁化強(qiáng)度M0扳轉(zhuǎn)90度以激發(fā)自由進(jìn)

4、動信號。 （1）射頻脈沖法 （2）預(yù)極化法,1.自由感應(yīng)衰減法,（1）射頻脈沖法,用一個90度射頻脈沖使原來沿靜磁場方向的磁化矢量扳轉(zhuǎn)90度，然后進(jìn)行觀測，得到的信號即是自由感應(yīng)衰減信號（或FID信號） （早期的斯侖貝謝核磁測井儀器采用此種方法）,（2）預(yù)極化法,在穩(wěn)定磁場B0的垂直方向上加一較強(qiáng)的預(yù)極化磁場Bp，由于極化磁場很強(qiáng)，最初沿穩(wěn)定磁場建立起來的平衡態(tài)磁化強(qiáng)度M0會發(fā)生偏轉(zhuǎn)而沿總場的方向取向。(Mp) 如果極化時間足夠長，BpB0，所以Mp近似與M0方向垂直。這時突然撤去Bp，因時間很短，Mp繞B0進(jìn)動（w0),由于馳豫，在進(jìn)動的同時，縱向分量恢復(fù)到平衡態(tài)的M0，而橫向分量將按有效橫向馳豫時間T2*確定的速率衰減。,這時在垂直于B0方向上探測，在接收線圈中可以觀測到一個頻率為W0變化的自由進(jìn)動信號。（俄羅斯現(xiàn)代核磁測井儀器采用此種方法）,自由感應(yīng)衰減法所使用的靜磁場B0都是采用的大地地磁場，因而產(chǎn)生的信號很弱。,2 自旋回波法,現(xiàn)代核磁信