(精校版)實(shí)驗(yàn)核磁共振實(shí)驗(yàn)

(完整word版)實(shí)驗(yàn)核磁共振實(shí)驗(yàn)編輯整理：尊敬的讀者朋友們：文中內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)校對(duì)，但是難免會(huì)有疏漏的地方，但是任然希望word實(shí)驗(yàn)們進(jìn)步的源泉，前進(jìn)的動(dòng)力。本文可編輯可修改，如果覺得對(duì)您有幫助請(qǐng)收藏以便隨時(shí)查閱，最后祝您生活愉快業(yè)績進(jìn)步，以下為(完整word版)實(shí)驗(yàn)核磁共振實(shí)驗(yàn)的全部內(nèi)容。核磁共振實(shí)驗(yàn)講義實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1．了解核磁共振的基本原理，包括：對(duì)核自旋、在外磁場中的能級(jí)分裂、受激躍遷的基本概念的理解，同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)的基本現(xiàn)象有一定認(rèn)識(shí).2．學(xué)習(xí)利用核磁共振校準(zhǔn)磁場和測(cè)量因子g的方法：了解實(shí)驗(yàn)設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)，掌握利用掃場法創(chuàng)造核磁共振條件的方法,學(xué)會(huì)利用示波器觀察共振吸收信號(hào)。實(shí)驗(yàn)簡介：中，粒子的磁矩就會(huì)和外磁場相互作用使粒子的能級(jí)產(chǎn)生分裂，分裂后兩能級(jí)間的能量差為ΔE=γhB0其中：γ為旋磁比，h為約化普朗可常數(shù),B0

為穩(wěn)恒外磁場。

（1）如果此時(shí)再在穩(wěn)恒外磁場的垂直方向加上一個(gè)交變電磁場,該電磁場的能量為E=hν (2）其中:ν為交變電磁場的頻率。當(dāng)該能量等于粒子分裂后兩能級(jí)間的能量差時(shí)，即：hν=γhB02πν=γB0

（3）(4）低能極上的粒子就要吸收交變電磁場的能量產(chǎn)生躍遷,即所謂的磁共振。實(shí)驗(yàn)設(shè)備樣品:提供實(shí)驗(yàn)用的粒子。BBo(實(shí)驗(yàn)待求）.ν測(cè)到的共振電信號(hào)放大后輸出到示波器,邊限振蕩器的頻率由頻率計(jì)讀出.e）50Hzf）頻率計(jì)：讀取射頻場的頻率。g）示波器：觀察共振信號(hào)。探測(cè)裝置的工作原理:圖一中繞在樣品上的線圈是邊限震蕩器電路的一部分，在非磁共振狀態(tài)下它處在邊限震蕩狀態(tài)（即似振非振的狀態(tài)當(dāng)磁共振發(fā)生時(shí)，樣品中的粒子吸收了震蕩電路提供的能量使振蕩電路的Q值發(fā)生變化，振蕩電路產(chǎn)生顯著的振蕩，在示波器上產(chǎn)生共振信號(hào).實(shí)驗(yàn)原理：在微觀世界中物理量只能取分立數(shù)值的現(xiàn)象很普遍。一般來說原子核自旋角動(dòng)量也不能連續(xù)變化，只能取分立值即：其中I稱為自旋量子數(shù),只能取0，1，2，3，…等整數(shù)值或1/2，3/2，5/2，…等半整數(shù)值p I(I［右圖是在外磁場B0中塞曼分裂圖（半數(shù)以上的原子核具有自旋，旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生小磁場。當(dāng)加一外磁場,這些原子核的能級(jí)將分裂，即塞曼效應(yīng)］本實(shí)驗(yàn)涉及的質(zhì)子和氟核F19的自旋量子數(shù)I都等于1/2。類似地原子核的自旋角動(dòng)量在空間某一方向,例如z方向的分量不能連續(xù)變化,只能取分立的數(shù)值pmmI,I—1,…，—核具有與之相聯(lián)系的核自旋磁矩，簡稱核磁矩(magneticmoment。其大小為g e P2MeM,gg,ggzz(2I+1）個(gè)分立的數(shù)值： g e pz 2M z

g em2M原子核的磁矩的單位為： eN 2MmNmNmzmz=gmmN身的大小相對(duì)應(yīng)即：I(II(I核磁矩為：g I(I1)N除了用ggg定義為原子p

ge g=gp，相應(yīng)地有z=gpz.2MBBzB矩的相互作用能為：EBz

BPBmBzBm相鄰能級(jí)之間的能量間隔卻是一樣的即EB而且，對(duì)于質(zhì)子而言，I=1/2，因此，mm=1／2m=—1/2E1E2=—mB,與場方向相反的自旋。B布。若在與B垂直的方向上再施加一個(gè)高頻電磁場（射頻場時(shí)，會(huì)引起原子核在上下能級(jí)之間躍遷。這種現(xiàn)象稱為共振躍遷(簡稱共振。發(fā)生共振時(shí)射頻場需要滿足的條件稱為共振條件 B如果用圓頻率ω=2πν表示，共振條件可寫成BνHBHBν便可求出待測(cè)原子核的γ（常用γ/2πg(shù)本實(shí)驗(yàn)采用的是掃場法，幅度為幾個(gè)高斯具體的圖像說明如下：在永磁鐵B0

上疊加一個(gè)低頻交變磁場Bm

Sinωt(ων約幾十MH，使氫質(zhì)子兩能級(jí)能量差的值γh(B+BSinωt）有一個(gè)變化的區(qū)域。我們調(diào)節(jié)0 m射頻場的頻率ν,使射頻場的能量hν進(jìn)入這個(gè)區(qū)域,這樣在某一瞬間等式hν=γh(B+BSinωt）總能成立.（見下圖）0 m此時(shí)通過邊限振蕩器的探測(cè)裝置在示波器上可觀測(cè)到共振信號(hào)由上圖可見，當(dāng)共振信號(hào)非等間距時(shí)，共振點(diǎn)處hν=γh（B+BSinωt，BSinωt非零。0 m m調(diào)節(jié)射頻場的頻率ν使共振信號(hào)等間距，共振點(diǎn)處ωt=nπ，BSinωt=0，hν=γhBm 0實(shí)驗(yàn)要求和步驟：觀察硫酸銅溶液的核磁共振信號(hào)：（1）連接隙的中間位置;2)用航空線把掃描電源背后的航空接頭與邊限振蕩器的電源接頭相連;3）4)“X輸出”兩端經(jīng)插片線接至示波器的X通道；5）用將邊限振蕩器的“共振頻率"輸出端與頻率計(jì)相連;6）Y通道相連。(2）觀測(cè)1）調(diào)節(jié)掃描電源上的“掃描幅度”旋鈕及邊限振蕩器上的“幅度調(diào)節(jié)"旋鈕，再調(diào)節(jié)邊限振蕩器上的粗調(diào)旋鈕到磁鐵面板示值附近,然后調(diào)節(jié)細(xì)調(diào)旋鈕得到等寬、最強(qiáng)、尾波最多的共振信號(hào)，記下頻率、電壓及示波器參數(shù),并描畫信號(hào)波形，如下圖所示（參考)：2)TIME(x-y）xx2所示（參考）:樣品硫酸銅樣品磁感應(yīng)強(qiáng)度樣品硫酸銅樣品磁感應(yīng)強(qiáng)度示波器參數(shù)掃描電壓掃描時(shí)間數(shù)據(jù)記錄（其中U為射頻場幅度，f為頻率）：11234U/Vf/MHz計(jì)算γ與g附錄1：核磁共振的應(yīng)用：（2D)、三維（3D）甚至四維（4D)譜更加清晰.生活中熟悉的大集團(tuán).而且它在化工、石油、