仪器分析教案 齐大(4)

（一）原子核的自旋

若原子核存在自旋，产生核磁矩：

自旋角动量：

核磁矩：

（二）核磁共振现象

自旋量子数 I=1/2的原子核（氢核），可当作电荷均匀分布的球体，绕自旋轴转动时，产生磁场，类似一个小磁铁。

当置于外磁场H0中时，相对于外磁场，有（2I+1）种取向：

氢核（I=1/2），两种取向（两个能级）：

(1)与外磁场平行，能量低，磁量子数ｍ＝＋1/2;

(2)与外磁场相反，能量高，磁量子数ｍ＝－1/2;

两种取向不完全与外磁场平行， ＝54°24’ 和 125 °36’

相互作用, 产生进动(拉莫进动)进动频率 0； 角速度 0；

0 = 2 0 = H0

磁旋比； H0外磁场强度；

两种进动取向不同的氢核之间的能级差：

E= H0 （ 磁矩）

（三）核磁共振条件

在外磁场中，原子核能级产生裂分，由低能级向高能级跃迁，需要吸收能量。

能级量子化。射频振荡线圈产生电磁波。

对于氢核，能级差： E= H0 （ 磁矩）

产生共振需吸收的能量： E= H0 = h 0

由拉莫进动方程： 0 = 2 0 = H0 ;

共振条件： 0 = H0 / (2 )

(1) 核有自旋(磁性核)

(2)外磁场,能级裂分;

(3)照射频率与外磁场的比值 0 / H0 = / (2 )

能级分布与弛豫过程

不同能级上分布的核数目可由Boltzmann 定律计算：

磁场强度2.3488 T；25 C；1H的共振频率与分配比：

两能级上核数目差：1.6 10-5；

弛豫(relaxtion)——高能态的核以非辐射的方式回到低能态。

饱和(saturated)——低能态的核等于高能态的核。

二、核磁共振波谱仪

1

2．射频振荡器：线圈垂直于外磁场，发射一定频率的电磁辐射信号。60MHz或。

3．射频信号接受器（检测器）

收能量，在感应线圈中产生毫伏级信号。

4．样品管：外径5mm的玻璃管,测量过程中旋转, 磁场作用均匀。

傅立叶变换核磁共振波谱仪：不是通过扫场或扫频产生共振；恒定磁场，施加全频脉冲，产生共振，采集产生的感应电流信号，经过傅立叶变换获得一般核磁共振谱图。（类似于一台多道仪）

永久磁铁和电磁铁：磁场强度<25 kG

超导核磁共振波谱仪：超导磁体：铌钛或铌锡合金等超导材料制备的超导线圈；在低温4K，处于超导状态；磁场强度>100 kG 开始时，大电流一次性励磁后，闭合线圈，场，长年保持不变；温度升高，“失超”；重新励磁。

超导核磁共振波谱仪：200-400HMz；可 高达600-700HMz；