[工學]磁共振波譜法nmr(已修改)
2025-01-31 11:36 本頁面
【正文】 1 第 7章 磁共振波譜法 （ NMR） （ Nuclear Magic Resonance ） 2 外加頻率等于物體固有頻率 共振發(fā)生條件： 3 第一節(jié) 概述 核磁共振 ： 在外加強磁場作用下，用能量很低的射頻電磁波照射分子，使原子核發(fā)生核自旋能級躍遷的現(xiàn)象 4 核磁共振波譜： 以磁共振信號強度對照射頻率（或磁場強度）作圖，所得的圖譜 甲酸甲酯的 NMR圖 5 NMR與 UVVis， IR的區(qū)別： 吸收能量不同， 躍遷的類型不同 核自旋能級躍遷核磁共振6 0 cm 300m分子振動 轉動外層電子躍遷躍遷方式紅外光譜紫外 可見光譜波譜0 .7 6 50 μ m2 0 0 7 0 0 nm波長核自旋能級躍遷核磁共振分子振動轉動外層電子躍遷躍遷方式紅外光譜紫外 可見光譜波譜波長6 NMR的應用： 有機化合物的結構研究 化學結構的測定 立體結構的研究 7 物質的定量分析 醫(yī)療與藥理研究方面 8 NMR發(fā)展 1946年，發(fā)現(xiàn) NMR現(xiàn)象 1953年，出現(xiàn)了第一臺 30MHz 1958年，出現(xiàn)了 60MHz儀器 目前，常用的有 500MHz， 800MHz等儀器 9 第 1節(jié) 磁共振波譜儀 連續(xù)波磁共振儀 脈沖傅立葉變換磁共振波譜儀 10 11 磁共振波譜儀示意圖 12 掃頻法：固定磁場強度，改變照射頻率 掃場法：固定照射頻率，改變磁場強度 實現(xiàn)核磁共振的方法： 13 核磁共振信號的產(chǎn)生： 能級躍遷時，核磁矩方向改變產(chǎn)生感應電流，以此測定核磁共振信號 14 第 2節(jié) 基本原理 部分原子核具有自旋現(xiàn)象 一、原子核的自旋 自旋分類 15 原子核具有質量，自旋時會產(chǎn)生一個自旋角動量 P。原子核又是個帶正電荷的粒子，核的自旋會產(chǎn)生 磁矩 。核的自旋可用自旋量子數(shù) I來描述，依據(jù) I取值的不同可將原子核分成三類。 16 質量數(shù) 原子序數(shù) 自旋量子數(shù)（ I） 例 偶數(shù) 偶數(shù) 零 12C、 16O 、 32O 奇數(shù) 奇數(shù)、偶數(shù) 半整數(shù)（ 1/ 3/2… ） 1H、 13C、 19F、 偶數(shù) 奇數(shù) 整數(shù)（ 2… ） 2H、 14N （ 2） I0的原子核有自旋現(xiàn)象 （ 1） I=0的核無自旋現(xiàn)象 I與原子的質量數(shù)和原子序數(shù)有關 目前主要研究 I=1/2的核 17 核磁矩 μ 旋轉的原子核可看作一個小磁體（帶正電）。其磁性的大小可用核磁矩來表示 18 自旋角動量的表達式 ： I：原子核自旋量子數(shù) 1)I ( I2 πhP ??如 I=0，則 P=0，無自旋現(xiàn)象 19 核磁矩的大小： γ：磁旋比（原子核特征常數(shù)） γPμ ?1H： γ = 108/特 ?秒 13C： γ = 107 /特 ?秒 20 二、自旋取向與核磁能級 無外磁場時，核磁矩取向是任意的 N S 有外磁場時，核磁矩取向是固定的 21?I21 空間量子化： 核磁矩在外磁場空間的取向不是任意的，是量子化的，這種現(xiàn)象稱為空間量子化 22 在外加磁場中，原子核共有 2I+1個取向 I1,I1,II,m ????? ??2I+1 21I ?21m,21m ???I=1 m=1, m=0, m=1 23 磁場中不同 I的原子核的核磁矩空間取向 24 21m ??21m ?02 H2 πγh)21(E ???01 H2 πγh21E ??ΔE 每一種取向對應的能級能量為 00 2zhE H m H???? ? ? ? ? ?對于氫核 25 ΔE=E2E1 0H2 πγhΔE ?H0越大， ΔE越大 H0越大，儀器分辨率更高 26 ΔE正比于 H0 27 三、進動與共振 原子核的進動（回旋）：原子核在外磁場的作用下，自旋軸繞磁場（回旋軸）進動 特點： ① 自身旋轉 ② 同時圍繞磁場旋轉 ③ 自身旋轉軸與磁場有一定的夾角 H0 ω （ a ） （ b ） (a)地球重力場中陀螺的進動 (b)磁場中磁性核的進動 28 Larmor 方程
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