連續(xù)波核磁共振實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

連續(xù)波核磁共振實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?） 掌握核磁共振的基本原理和穩(wěn)態(tài)吸收的實(shí)驗(yàn)方法；（2） 用磁場(chǎng)掃描法（掃場(chǎng)法）觀察核磁共振現(xiàn)象；（3） 測(cè)定氫核和氟核的g因子；（4） 學(xué)會(huì)核磁共振方法測(cè)定磁場(chǎng)，并學(xué)習(xí)校準(zhǔn)毫特斯拉計(jì)的方法。實(shí)驗(yàn)儀器：FD-CNMR-C型連續(xù)波核磁共振實(shí)驗(yàn)儀，主要包括磁鐵、邊限振蕩器、實(shí)驗(yàn)主機(jī)、頻率計(jì)及示波器。二、 實(shí)驗(yàn)原理（要求與提示：限400字以內(nèi)，實(shí)驗(yàn)原理圖須用手繪后貼圖的方式）核磁共振的量子力學(xué)描述1） 單個(gè)核的磁共振將氫核放入外磁場(chǎng)萬中時(shí)?'-打"「’”’?'，”，若此時(shí)外磁場(chǎng)為禹，又疊加一個(gè)電磁波作用于氫核，若?投了'*，則氫核會(huì)吸收電磁波能量，發(fā)生能級(jí)躍遷，產(chǎn)生核磁共振吸收現(xiàn)象，核磁共振條件為%=（^^）舄臺(tái)3。=丫的02） 核磁共振信號(hào)強(qiáng)度在熱平衡下，核數(shù)目在兩個(gè)能級(jí)相對(duì)分布為奪=e沖（蜀=exp（-%盧滬1—園舟，gWo^kT

1即B0越強(qiáng)，越有利于觀察。核磁共振的經(jīng)典力學(xué)描述1）單個(gè)核的摩拉爾進(jìn)動(dòng)核磁矩在恒穩(wěn)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，若在Bo的垂直方向外加旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)當(dāng)，且B1<<B0，%的角頻率與轉(zhuǎn)動(dòng)方向和磁矩^的進(jìn)動(dòng)角頻率和進(jìn)動(dòng)方向都相同，此時(shí)u受岳的影響，e角發(fā)生變化，e增大時(shí)，核要從岳中吸收能量，產(chǎn)生核磁共振，共振條件為口=口0=*.鳥2）布洛赫方程樣品中多個(gè)磁矩構(gòu)成磁化強(qiáng)度矢量祐布洛赫方程dM_ _ 1 M-M-――=r■MxB Mi+M1 z Qkdt T2X?『I通過坐標(biāo)系變換得Iu_羅㈣v,1+T；（6＞（|—命）-+y-M- J+弓。（皿_^）]a扁'一1+7?（.%-切滬+/們" —,u、v是在X，、礦方向分量通過u、v隨w的變化曲線可知，當(dāng)、的角頻率等于M在磁場(chǎng)Bq中進(jìn)動(dòng)角頻率刃0時(shí)，吸收信號(hào)最強(qiáng)，出現(xiàn)共振。結(jié)果分析

4)4)2、1)2)核磁共振信號(hào)的調(diào)節(jié)使用1#樣品并將磁場(chǎng)掃描電源的“幅度調(diào)節(jié)”旋鈕調(diào)至合適位置。調(diào)節(jié)邊限振蕩器的“頻率粗調(diào)”電位器，將頻率調(diào)節(jié)至共振頻率附近捕捉信號(hào)。3） 移動(dòng)邊限振蕩器仔細(xì)調(diào)節(jié)樣品在磁鐵中的空間位置以得到尾波最多的共振信號(hào)，微調(diào)“掃描幅度”使得共振信號(hào)最大，調(diào)節(jié)“頻率細(xì)調(diào)”電位器至信號(hào)等寬時(shí)測(cè)量共振頻率。4） 將將樣品換為氫氟酸或者聚四氟乙烯樣品放入探頭中，測(cè)量方法同上。3、 李薩如圖形的觀測(cè)采用示波器內(nèi)掃法4、 毫特斯拉計(jì)的校準(zhǔn)與磁場(chǎng)測(cè)量將探頭放在磁場(chǎng)為零的地方，調(diào)節(jié)“調(diào)零”電位器使主機(jī)上示數(shù)為零，然后將探頭放入核磁共振磁鐵中，根據(jù)計(jì)算出的磁場(chǎng)值，調(diào)節(jié)“校正”電位器使主機(jī)顯示值等于計(jì)算值。四、數(shù)據(jù)處理（要求與提示：對(duì)于必要的數(shù)據(jù)處理過程要貼手算照片）五、分析討論（提示：分析討論不少于400字）五、分析討論（提示：分析討論不少于400字）在原子物理學(xué)中，對(duì)于單電子原子，其電子軌道角動(dòng)量4、自旋角動(dòng)量心、總角動(dòng)量4與磁

=1+嗎+嗎-嗎_1*+1)+s(s+1)+?+1)g_ 2p2 — 2山+1)即單電子的朗德因子，通過該式計(jì)算得到電子的朗德因子g=2,與最新的通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得g=2.00231930436153相比誤差很小，且誤差是由電子反常磁矩產(chǎn)生，同時(shí)該式也可推廣至兩個(gè)或更多電子的情況而共振“尾波”的長度則由橫向弛豫時(shí)間T而共振“尾波”的長度則由橫向弛豫時(shí)間T2決定，如果在一次共振發(fā)生后，“尾波”過長，導(dǎo)致原子核未完全返回平衡態(tài)時(shí)就發(fā)生了下一次共振，即長弛豫現(xiàn)象，是否會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響?？梢钥闯鐾蛔寮从邢嗤鈱与娮优挪碱愋偷脑氐膅因子相同，說明朗德因子反映了元素的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)以上是只考慮了電子的情況，但是在核物理中，原子核由中子和質(zhì)子構(gòu)成，質(zhì)子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生磁場(chǎng)和中子對(duì)核磁矩的貢獻(xiàn)，使原子核也具有磁矩，即核磁矩’ ’，其中「'-???：?",，目前為止，gN還不能通過公式計(jì)算而只能通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得，且與上面提到的g因子相比存在負(fù)數(shù)，表明了核結(jié)構(gòu)的特殊性且預(yù)示著核子本身結(jié)構(gòu)和相互作用的復(fù)雜性。2.關(guān)于弛豫時(shí)間通過對(duì)共振圖像的觀察，發(fā)生共振時(shí)原子晶格將吸收核的能量，使原子核躍遷到低能態(tài)而向熱平衡過渡和共振發(fā)生后返回平衡態(tài)的過程分別存在縱向弛豫時(shí)間T和橫向弛豫時(shí)間T查閱文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，除了與短弛豫相似的右側(cè)共振尾波信號(hào)外，還出現(xiàn)了如圖隨著調(diào)制磁場(chǎng)靠近共振位置，信號(hào)幅值逐步增強(qiáng)而其振蕩頻率逐漸降低的左側(cè)信號(hào)

這是由于隨著拉莫頻率與LC諧振頻率（即共振頻率）的頻差（即幅度調(diào)制頻率）減小，輸出信號(hào)幅值逐漸增大，導(dǎo)致左側(cè)信號(hào)隨靠近共振位置，其幅值逐步上升。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)論通過核磁共振方法測(cè)得氫核與氟核朗德因子g分別為gF=5.2560±0.0015gH=5.58511） 口=口0時(shí)，v=y'biT2Mo,其中3=一時(shí)，V=1Bm,表明吸收信號(hào)的最0top1+Y2B1T1T2 1y.TTI 23^T1 0大值并不是要求鳥無限弱，而是有一定的大小。"22） 吸收強(qiáng)度半寬度%—必= ]—，即線寬主要由弛豫時(shí)間丁2決定。弓IT2