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1、物理实验技术讲座----磁共振技术核磁共振（NMR）一、核磁共振与诺贝尔奖 二、核磁共振原理 三、核磁共振波谱 四、核磁共振技术的应用 五、问题与讨论2在线才智QQ754093490才智在线QQ754093490才智专线QQ523458367一、核磁共振与诺贝尔奖历史上有16位科学家因为对核磁共振做出贡献而得到诺贝尔奖。核磁共振的研究还在继续，包括在量子计算机领域的应用，相信还会有科学家得奖。以下是主要的几次诺贝尔奖。3在线才智QQ754093490才智在线QQ754093490才智专线QQ5234583672003年诺贝尔医学奖:美国科学家保罗·劳特布尔(PaulL
2、auterbur)和英国科学家彼得·曼斯菲尔德(PeterMansfield)。7在线才智QQ754093490才智在线QQ754093490才智专线QQ523458367磁共振成像技术可以用于人体的各个器官。8在线才智QQ754093490才智在线QQ754093490才智专线QQ523458367二、核磁共振原理核磁共振主要是由原子核的自旋运动引起的。不同的原子核，自旋运动的情况不同，它们可以用核的自旋量子数I来表示。自旋量子数与原子的质量数和原子序数之间存在一定的关系，大致分为三种情况，半数以上的原子核具有自旋，旋转时产生一小磁场。当加一外磁场，这些原子核的能级
3、将分裂，即塞曼能级分裂。9在线才智QQ754093490才智在线QQ754093490才智专线QQ523458367分类质量数原子序数自旋量子数INMR信号1偶数偶数0无2偶数奇数1,2,3…(I为整数)有3奇数奇数或偶数1/2,3/2,5/2…(I为半整数)有三种情况10在线才智QQ754093490才智在线QQ754093490才智专线QQ523458367讨论:1.I=0的原子核,如O(16)；C（12）；S（22）等,无自旋，没有磁矩，不产生核磁共振吸收。2.I=1或I>1的原子核这类原子核的核电荷分布可看作一个椭圆体,电荷分布不均匀，核磁共振吸收复杂，研究应
4、用较少；3.Ｉ＝1/2的原子核如原子核可看作核电荷均匀分布的球体，并象陀螺一样自旋，有磁矩产生，是核磁共振研究的主要对象，C，H也是有机化合物的主要组成元素,因此C，H的NMR谱研究得到广泛应用.11在线才智QQ754093490才智在线QQ754093490才智专线QQ523458367核磁矩当自旋核处于磁场强度为的外磁场中时，除自旋外，还会绕运动，这种运动情况与陀螺的运动情况十分相象，称为进动.根据量子力学原理:核磁矩是朗德因子,是核磁子12在线才智QQ754093490才智在线QQ754093490才智专线QQ523458367自旋核在外磁场中由于相互作用,能量
5、为:E0=－µN•B0=－µZB0＝－γNmIħB0式中是何的旋磁比,是磁量子数.取值从-I,-I+1,……,I-1,I.共２I＋１个.13在线才智QQ754093490才智在线QQ754093490才智专线QQ523458367自旋量子数I=1/2的原子核（氢核），可当作电荷均匀分布的球体，绕自旋轴转动时，产生磁场，类似一个小磁铁。14在线才智QQ754093490才智在线QQ754093490才智专线QQ523458367能级分裂当置于外加磁场B0中时，相对于外磁场，可以有（2I+1）种取向：如氢核（I=1/2），两种取向（两个能级）：(1)与外磁场平行，能量低，
6、磁量子数ｍ＝＋1/2;(2)与外磁场相反，能量高，磁量子数ｍ＝－1/2;相应的核磁能级其能级差： 如果外磁场强度为B1,则能级差为：15在线才智QQ754093490才智在线QQ754093490才智专线QQ523458367EB0B1B⊿E0⊿E1若B1>B0，则有⊿E1>⊿E0，如图A16在线才智QQ754093490才智在线QQ754093490才智专线QQ523458367核磁共振的条件:自旋磁旋与外磁场方向相同的核吸收能量后可以跃迁到较高能级，磁旋变为与外磁场方向相反．电磁辐射可以有效地提供能量．因此可以在垂直外磁场方向再加一个射频场(高频电磁波),当其辐射
7、能恰好等于跃迁所需要能量时，即E辐=hv=⊿E，就会发生这种自旋取向的变化，即核磁共振.此时:由上式可求得不同磁场强度时发生共振所需的频率,反之亦然.17在线才智QQ754093490才智在线QQ754093490才智专线QQ523458367核磁共振的条件:(1)核有自旋(磁性核)(2)外磁场,能级裂分;(3)辐射能量与外磁场有18在线才智QQ754093490才智在线QQ754093490才智专线QQ523458367核磁共振技术:研究核磁共振有两种方法，一是连续波法或称稳态方法，是用连续的射频场作用到核系统上，观察到核对频率的响应信号。另一种是
