核磁共振 系别:11 系 学号:PB06210381 姓名:赵海波 实验目的:观察核磁共振稳态吸收现象,掌握核磁共振的实验基本原理和方法,测量H1和F19的γ 值和g 因子。 实验原理: 1. 核自旋 原子核具有自旋,其自旋角动量为 hIIp)1(1 (1) 其中 I 是核自旋量子数,其值为半整数或整数。当质子数和质量数均为偶数时,I=0,当质量数为偶数而质子数为奇数时,I=0,1,2… ,当质量数为奇数时,I=2n (n=1,3,5… ). 2. 核磁矩 原子核带有电荷,因而具有子旋磁矩,其大小为 )1(211IIgpmegNN (2) NNmeh2 (3) 式中 g 为核的朗德因子,对质子,g=5.586,Nm 为原子核质量,N 为核磁子,N =227100509.5mA,令 gmeN2 (4) 显然有 IIp (5) γ 称为核的旋磁比。 3. 核磁矩在外磁场中的能量 核自旋磁矩在外磁场中会进动。进动的角频率 00B (6) 0B 为外恒定磁场。表2.3.1-1 列出了一些原子核的自旋量子数、磁矩和进动频率。 核自旋角动量Ip 的空间的取向是量子化的。设z轴沿OB 方向,Ip 在z方向分量只能取 mhpIz (m=I,I-1,…,-I+1,-I) (7) IzIzp (8) 则核磁矩所具有的势能为 000mBhBBEIzI (9) 对于氢核(H1),I= 21 ,m=21,021BhE,两能级之间的能量差为 000BgBhhEN (10) E正比于OB ,由于Nm约等于电子质量的18401,故在同样的外磁场OB 中,核能级裂距约为电子自旋能级裂距的18401,这表明核磁共振信号比电子自旋共振信号弱的多,观测起来更困难。 4.核磁共振 实现核磁共振,必须有一个稳恒的外磁场OB 及一个与OB 和总磁矩 m 所组成的平面相垂直的旋转磁场1B ,当1B 的角频率等于0 时,旋转磁场的能量为Eh0,则核吸收此旋转磁场能量,实现能级间的跃迁,即发生核磁共振。 此时应满足 00BhghEN (11) hgN (12) 00B (13) h 为普朗克常数。 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(即旋转磁场1B )作用到核系统上,观察到核对频率的响应信号。另一种是脉冲法,用射频脉冲作用在核系统上,观察到核对时间的响应信号。脉冲法有较高的灵敏度,测量速度快,但需要进行快速傅里叶变换,技术要求较高,以观察信号区分,可观察色散信号或吸收信号,但一般观察...