核磁共振實驗論文(已修改)
2024-11-22 00:17 本頁面
【正文】 復旦大學 近代物理實驗書面報告 核磁共振實驗 姓名：徐俊寅 學號： 0572435 專業(yè)：光信息科學與技術 2020 年 12 月 30 日 摘要： 運用磁場掃描法觀察核磁共振現象 ， 研究核和核自旋系統(tǒng)的一些基本性質 。 關鍵詞： 核磁共振、磁場、 自旋 引言 核磁共振實驗要求我們運用磁場掃描法觀察核磁共振現象，進而研究核和核自旋系統(tǒng)的一些基本性質。在我做的實驗內容中，要求了解順磁質對于共振的影響，并用內掃法與移相法去側弛豫時間，比較兩種方法的優(yōu)劣。最后測量 HF 中 H和 F 的共振信號以及甘油 與蛋清中的 H 共振信號。 然后進行大膽設想，根據核磁共振實驗來測磁場。 核磁共振實驗原理與裝置 既然是核磁共振實驗，那么什么才是核磁共振現象？在哪一些物質中可以有核磁共振現象呢？實驗中又是怎樣觀察核磁共振的？ 核磁共振是指受電磁波作用的原子核系統(tǒng)在外磁場中磁能級之間發(fā)生共振躍遷的現象。只要質子數和中子數兩者或其一為奇數時，這種物質的核有非零的核磁矩，正 是 這種磁性核能產生核磁共振。本實驗的重點是用磁場掃描法觀察核磁共振現象；由共振條件直接測定氫核和氟核的 g 因子、旋磁比 r 及核磁矩 181。；分別用內掃法和移相法由譜峰半高寬 來估算橫向馳豫 時間 t2等等。 當電磁波的能量（ hv）等于樣品某種能級差 E 時，分子可以吸收能量，由低能態(tài)躍遷到高能態(tài) 。 高能態(tài)的粒子可以通過自發(fā)輻射放出能量，回到低能量，其幾率與兩能級能量差E 成正比。一般的吸收光譜， E 較大，自發(fā)輻射相當有效，能維持 Boltzmann 分布。但在核磁共振波譜中， E 非常小，自發(fā)輻射的幾率幾乎為零。想要維持 NMR 信號的檢測，必須要有某種過程，這個過程就是弛豫過程 。 即高能態(tài)的核以非輻射的形式放出能量回到低能態(tài)，重建 Boltzmann 分布的過程 。 根據 Boltzmann 分布，低能態(tài)的核（ N+）與高能態(tài)的核（ N） 關系可以用 Boltzmann 因子來表示： N+/ N = eE/KT ≈ 1 + Δ E/KT， Δ E 為兩能級的能量差，K 為 Boltzmann 常數， T 為絕對溫度。對于 1H 核，當 T = 300K 時， N+/ N≈ 。 對于其它核 ,γ值較小，比值會更小。因此在 NMR 中，若無有效的弛豫過程，飽和過程容易發(fā)生。 有兩種弛豫過程即，自旋 晶格弛豫和自旋自旋弛豫。自旋 晶格弛豫 時間是指 體系通過自旋 晶格弛豫過程而達到自旋核在 B0 場中自旋取向的 Boltzmann 分布所需的特征時間（半衰期） ， 用 T1 表示 ； 自旋 自旋弛豫反映核磁矩之間的作用 ， 高能態(tài)的自旋核把能量轉移給同類低能態(tài)的自旋核，結果是各自旋態(tài)的核數
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