核磁共振波譜儀核磁共振譜儀基本原理

1) 原子核的基本屬性

a.原子核的質量和所帶電荷 ——是原子核的最基本屬性。

b.原子核的自旋和自旋角動量 ——量子力學中用自旋量子數I描述原子核的運動狀態。原子核的自旋運動具有一定的自旋角動量;其自旋角動量也是量子化的,它與自旋量子數 I 間的關系為:

各種核的自旋量子數

其中,I=1/2的核(1H、13C)電荷呈球形分布,核磁共振現象較為簡單,是核磁共振研究的主要對象。

c.原子核的磁性和磁矩

d.原子核的磁旋比:是原子核的基本屬性之一,核的磁旋比越大,核的磁性越強。 

2)磁性核在外磁場(B0)中的行為

a.原子核的進動

當磁核處于一個均勻的外磁場B0中,核因受到B0產生的磁場力作用圍繞著外磁場方向作旋轉運動,同時仍然保持本身的自旋。這種運動方式稱為進動或拉摩進動。

b.原子核的取向和能級分裂

3)核磁共振產生的條件

當外界電磁波提供的能量正好等于相鄰能級間的能量差時,核就能吸收電磁波的能量從較低能級躍遷到較高能級,被吸收的電磁波的頻率為:

4)馳豫(relaxation)

事實上在核磁共振中,高能級的核實通過“弛豫”過程回到低能級的。也就是說,原子核在磁場中進動,產生能級裂分,受到電磁波的照射,發生共振,吸收能量,當電磁波的照射停止后,原子核通過“弛豫”過程回到初始狀態。

在物理學上把某種平衡狀態被破壞后,而又恢復到平衡的過程稱為弛豫。在核磁共振中,弛豫過程分兩類,一類是自旋-晶格馳豫,另一類是自旋-自旋馳豫。