核磁共振(NMR)原理

以氫核為例，由于帶電核的旋轉，會產生一個微小的磁場，一般而言，自旋雜亂無章，但若將其置于較強磁場中，其必定沿著磁場的方向重新排列，當核的自旋軸偏離了外加磁場的方向時，核自旋產生的磁場即會與外磁場相互作用，使原子核除了自旋之外，還會沿著圓錐形的側面圍繞原來的軸擺動，（類似于陀螺的擺動），這種運動方式稱為進動。自旋核角速度ω₀，外加磁場磁感應強度B₀和進動頻率ν₀滿足關系：

ω₀=2πν₀=γB₀

氫核置于外加磁場中會產生兩種取向，分別是m=1/2和m=-1/2，前者取向與磁場方向相同，后者與磁場方向相反，故前者能量較低，能量差為：

ΔE=2μB₀

此時如果存在一個射頻場，頻率等于進動頻率，則原子核就會與之發生共振，吸收能量使核躍遷到較高能態，這種現象就是核磁共振。由于不同原子核發生共振的頻率各不相同，因而可利用這些差距來鑒別各種元素和同位素。這里需要注意的是，高能態的原子核會通過弛豫過程回復到低能態，從而可以保持共振吸收峰有穩定的信號。