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核磁共振(NMR)

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实验九 核磁共振(NMR) 实验目的 1、了解核磁共振基本原理和实验方法。 2、以含氢核的水作样品,观测影响核磁共振吸收信号大小及线宽的因素。 3、学会利用核磁共振测量磁场强度。 4、测量原子核的旋磁比 和朗德因子。 核磁共振(Neclear Magnetic resonance 简称 NMR )现象是 1939 年发现的。到 1946年应用了射频技术,简化了实验设备,使 NMR实验走向实用阶段。近年来随着实验技术的发展,特别是计算机的应用,使 NMR 实验方法更加完善。因此它已成为物理、化学、生物、医学、材料科学等许多领域内进行研究的重要手段和方法。NMR 技术以快速,准确和不破坏样品等显著的优点,通过对原子核磁性质的研究,获得物质结构方面的丰富信息。在基本计量测试方面也是精确测量磁场标准方法之一,其精度可达 0.001%以上。因此 NMR 实验已成为国内外高等院校近代物理实验基本内容之一。 实验原理 一、NMR 现象的经典描述 原子核具有固有磁矩 uI,其值为 1 =ImeNpgp2 式中 gN 为原子核的朗德因子,pI为核的自旋角动量,mP 的质子的质量。当原子核处于稳恒磁场 B0 中,则它受到由磁场产生的力矩作用,其值为 L=MlB0。此力矩使原子核的角动量 Pl 发生变化,角动量的变化率就是力矩 0pBLdtdI (12-1) 由于力矩的方向垂直于B0 和 Pl,它不改变角动量的大小,而使角动量的方向不断改变,即使Pl 在图 12-1 所示的方向连续地旋进。 从图 12-1(a)上面向下看,Pl 的端点作半径为 Plsinaw 0 的圆周运动,如图12-1(b)所示。设其角速度为ω0 ,则线速度为 Plsinaw 0,由此可求出 Pl 的时间变化率=0sinIdtdppI  ,则根据(12-1)式有sinsin00BpII 000BBIIp (12-2) 式中 hNpNIg21 称为核的旋磁比,不同元素的核有不现的 gN 值,故其 值也不同,所以 也是一个反映核的固有性质的物理理,其值可由实验测定。 N 为核磁子,是核磁矩的单位,其值为pmheN4 (12-2)式就是拉莫尔(Larmor) 旋进公式, ω0 称为拉莫尔旋进角频率。由 公式可知,核矩在稳恒磁场的作用下,将绕 磁场方向作旋进,其旋进频率 ω0 决定于核 的旋磁比 和磁场 B0 的大小。 如果再在垂直于 B0 的平面内加一个角 频率相同的弱旋转磁场 B1,如图(12-2) 所示。则磁矩 ul 除受 B0 的作用外,还受到 Bl 的影响。由于 B1 的 w...

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