核磁共振NMR學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1核磁共振核磁共振(h c n zhn)NMR第一頁，共24頁。山西大學(xué)物理(wl)實(shí)驗(yàn)中心第1頁/共23頁第二頁，共24頁。第2頁/共23頁第三頁，共24頁。第3頁/共23頁第四頁，共24頁。第4頁/共23頁第五頁，共24頁。第5頁/共23頁第六頁，共24頁。 若原子核存在若原子核存在(cnzi)自旋，產(chǎn)生核自旋，產(chǎn)生核磁矩：磁矩： 自旋角動(dòng)量：自旋角動(dòng)量：I：自旋(z xun)量子數(shù)；h：普朗克常數(shù)；核磁子=eh/2M c；自旋量子數(shù)（I）不為零的核都具有磁矩，原子的自旋情況可以用（I）表征：質(zhì)量數(shù) 原子序數(shù) 自旋量子數(shù)I偶數(shù) 偶數(shù) 0偶數(shù) 奇數(shù) 1，2，3.奇數(shù) 奇數(shù)或偶數(shù) 1/2

2、；3/2；5/2. )1(2 IIh )1( IIg 核 磁 矩：第6頁/共23頁第七頁，共24頁。NiiuM1IgrJNgN第7頁/共23頁第八頁，共24頁。1 I=0 的原子核 O(16)；C（12）；S（22）等 ，無自旋(z xun)，沒有磁矩，不產(chǎn)生共振吸收。2 I=1 或 I 1的原子核 這類原子核的核電荷分布可看作一個(gè)橢圓體， 電荷分布不均勻，共振吸收復(fù)雜(fz)，研究應(yīng)用較少；31/2的原子核 1H，13C，19F，31P 原子核可看作核電荷均勻分布的球體，并象陀螺一樣自旋，有磁矩產(chǎn)生，是核磁共振研究的主要對(duì)象，C，H也是有機(jī)化合物的主要組成元素。第8頁/共23頁第九頁，共24

3、頁。 自旋(z xun)量子數(shù) I=1/2的原子核（氫核），可當(dāng)作電荷均勻分布的球體，繞自旋(z xun)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生磁場(chǎng)，類似一個(gè)小磁鐵。當(dāng)置于外加磁場(chǎng)H0中時(shí)，相對(duì)于外磁場(chǎng)，可以有（2I+1）種取向(q xin)：氫核（I=1/2），兩種取向(q xin)（兩個(gè)能級(jí)）：(1)與外磁場(chǎng)平行，能量低，磁量子數(shù)1/2;(2)與外磁場(chǎng)相反，能量高，磁量子數(shù)1/2;第9頁/共23頁第十頁，共24頁。hBgEEEzN12tBtB1cos1)(1第10頁/共23頁第十一頁，共24頁。 在外磁場(chǎng)中，原子核能級(jí)產(chǎn)生裂分，由低能級(jí)向高能級(jí)躍遷，需要(xyo)吸收能量。 能級(jí)量子化。射頻振蕩線圈產(chǎn)生電磁波。對(duì)

4、于氫核，能級(jí)差： E= H0 （磁矩）產(chǎn)生共振需吸收(xshu)的能量：E= H0 = h 0由拉莫進(jìn)動(dòng)方程：0 = 2 0 = H0 ; 共振條件： 0 = H0 / (2 )第11頁/共23頁第十二頁，共24頁。(1) 核有自旋(磁性核)(2)外磁場(chǎng),能級(jí)(nngj)裂分;(3)照射頻率與外磁場(chǎng)的比值0 / H0 = / (2 )第12頁/共23頁第十三頁，共24頁。第13頁/共23頁第十四頁，共24頁。NSBoB1DetectorFrequencyGeneratorRecorderMagnet核磁共振(h c n zhn)實(shí)驗(yàn)簡圖第14頁/共23頁第十五頁，共24頁。第15頁/共23頁第

5、十六頁，共24頁。第16頁/共23頁第十七頁，共24頁。第17頁/共23頁第十八頁，共24頁。第18頁/共23頁第十九頁，共24頁。1永久磁鐵：提供外磁場(chǎng)，要永久磁鐵：提供外磁場(chǎng)，要求穩(wěn)定性好，均勻，不均勻性求穩(wěn)定性好，均勻，不均勻性小于六千萬分之一。掃場(chǎng)線圈小于六千萬分之一。掃場(chǎng)線圈。2 射頻振蕩器：線圈垂直于射頻振蕩器：線圈垂直于外磁場(chǎng)，發(fā)射一定頻率的電磁外磁場(chǎng)，發(fā)射一定頻率的電磁輻射信號(hào)。輻射信號(hào)。60MHz或或100MHz。3 射頻信號(hào)接受器（檢測(cè)器射頻信號(hào)接受器（檢測(cè)器）：當(dāng)質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)頻率與輻射）：當(dāng)質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)頻率與輻射頻率相匹配時(shí)，發(fā)生能級(jí)頻率相匹配時(shí)，發(fā)生能級(jí)(nngj)躍遷，吸

6、收能量，在感躍遷，吸收能量，在感應(yīng)線圈中產(chǎn)生毫伏級(jí)信號(hào)。應(yīng)線圈中產(chǎn)生毫伏級(jí)信號(hào)。4樣品管：外徑樣品管：外徑5mm的玻璃管的玻璃管,測(cè)量過程測(cè)量過程(guchng)中旋轉(zhuǎn)中旋轉(zhuǎn), 磁磁場(chǎng)作用均勻。場(chǎng)作用均勻。第19頁/共23頁第二十頁，共24頁。第20頁/共23頁第二十一頁，共24頁。第21頁/共23頁第二十二頁，共24頁。李保春 E-mail：第22頁/共23頁第二十三頁，共24頁。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)會(huì)計(jì)學(xué)。核磁矩：質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)兩者或其一為奇數(shù)時(shí)，核才有非零的核磁矩產(chǎn)生核磁共振.。若再有一定頻率的電磁波作用于它，分裂后的核能級(jí)之間將發(fā)生共振躍遷的現(xiàn)象。氫核（I=1/2），兩種取向（兩個(gè)能級(jí)）：。受激吸收躍遷和受激發(fā)射躍遷。4樣品管：外