核磁共振
教你看懂核磁共振
汇报人：2023-11-26CATALOGUE 目录•核磁共振基本原理•核磁共振检查流程•核磁共振图像分析•核磁共振与健康管理•核磁共振的未来发展趋势01核磁共振基本原理核磁共振（NMR）是磁矩不为零的原子核，在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂，共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。
核磁共振波谱学是光谱学的一个分支，其共振频率在射频波段，相应的跃迁是核自旋在核塞曼能级上的跃迁。
核磁共振是磁矩不为零的原子核，在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂，共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。
核磁共振简介原子核可以通过互相旋转来减小彼此的磁场。
如果外磁场与原子核的磁场不处于完全的平行，那么外磁场将会使原子核的磁场发生旋转。
原子核磁场的旋转会使得原子核处于一个更稳定的能级上。
如果外磁场足够强，那么原子核将会被推到一个更稳定的能级上。
01020304核磁共振的物理学原理核磁共振成像技术可以用于检查肌肉、骨骼、神经系统、心血管系统、呼吸系统、消化系统、泌尿系统等方面的疾病。
此外，核磁共振成像技术还可以用于医学研究、生物医学工程、医学教育等领域。
核磁共振成像是一种非侵入性诊断技术，广泛应用于全身各个系统的成像诊断。
核磁共振的应用范围02核磁共振检查流程选择合适的医院和科室患者需要根据自己的病情和需要进行的检查类型，选择合适的医院和科室进行核磁共振检查。
预约核磁共振检查时间患者需要按照医院的规定进行预约，并确定好检查时间和地点。
确认是否需要核磁共振检查在预约核磁共振检查前，医生通常会根据患者的病情和需要进行的检查类型来决定是否需要进行核磁共振检查。
03告知医生病史和药物使用情况在进行核磁共振检查前，患者需要告知医生自己的病史和药物使用情况。
01去除金属饰品在进行核磁共振检查前，患者需要去除身上所有的金属饰品，包括手表、手机、磁卡等。
02穿着舒适的衣物患者需要穿着舒适、宽松的衣物，以便于进行核磁共振检查。
患者需要在医生的指导下进入核磁共振室。
核磁共振是什么-核磁共振的基本原理
核磁共振是什么-核磁共振的基本原理核磁共振是什么-核磁共振的基本原理大家知道什么是核磁共振吗?以下是PINCAI小编整理的关于核磁共振的相关内容，欢迎阅读和参考!核磁共振是什么_核磁共振的基本原理核磁共振是什么核磁共振是磁矩不为零的原子核，在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂，共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。
核磁共振波谱学是光谱学的一个分支，其共振频率在射频波段，相应的跃迁是核自旋在核塞曼能级上的跃迁。
核磁共振应用：核磁共振成像(MRI)检查已经成为一种常见的影像检查方式，核磁共振成像作为一种新型的影像检查技术，不会对人体健康有影响，但六类人群不适宜进行核磁共振检查：即使安装心脏起搏器的人、有或疑有眼球内金属异物的人、动脉瘤银夹结扎术的人、体内金属异物存留或金属假体的人、有生命危险的危重病人、幽闭恐惧症患者等。
不能把监护仪器、抢救器材等带进核磁共振检查室。
另外，怀孕不到3个月的孕妇，最好也不要做核磁共振检查。
核磁共振的基本原理原子核的自旋核磁共振主要是由原子核的自旋运动引起的。
不同的原子核，自旋运动的情况不同，它们可以用核的自旋量子数I来表示。
自旋量子数与原子的质量数和原子序数之间存在一定的关系，大致分为三种情况，如下表。
分类质量数原子序数自旋量子数INMR信号I偶数偶数无II偶数奇数1,2,3，…(I为整数)有III奇数奇数或偶数0.5,1.5，2.5，…(I为半整数)有I值为零的原子核可以看做是一种非自旋的`球体，I为1/2的原子核可以看做是一种电荷分布均匀的自旋球体，1H，13C，15N，19F，31P的I均为1/2，它们的原子核皆为电荷分布均匀的自旋球体。
I大于1/2的原子核可以看做是一种电荷分布不均匀的自旋椭球体。
[2] 核磁共振现象原子核是带正电荷的粒子，不能自旋的核没有磁矩，能自旋的核有循环的电流，会产生磁场，形成磁矩(μ)。
μ=γP式中，P是角动量矩，γ是磁旋比，它是自旋核的磁矩和角动量矩之间的比值，因此是各种核的特征常数。
核磁共振
纵坐标: 吸收强度
1.化学位移:
吸收峰所在的相对不同位置. 在照射频率确定时，都是H核，所以吸收峰的位置 应该是相同的,而实际不是这样. (1).化学位移的由来 —— 屏蔽效应 化学位移是由核外电子的屏蔽效应引起的。
h h E B0 h0 2
H核在分子中是被价电子所包围的。因此，在外加 磁场的同时，还有核外电子绕核旋转产生感应磁场H’。 如果感应磁场与外加磁场方向相反，则H核的实际感受 到的磁场强度为：
(3).影响化学位移(电子云密度)的因素:
a.电负性: 元素的电负性↑，通过诱导效应，使H核的核外电子
云密度↓，屏蔽效应↓，共振信号→低场。例如：
高 场
低 场 高 场
Hb
β
Ha
α
Ha
低 O Ha
场
C
C
I
Ha
C
屏蔽效应：
Hb
Hb
屏蔽效应： Hb
b磁各向异性效应： A.双键碳上的质子
双键碳上的质子位于π 键环流电子产生的感生磁场与 外加磁场方向一致的区域（称为去屏蔽区），去屏蔽效应 的结果，使双键碳上的质子的共振信号移向稍低的磁场区
CH2CH2O b c a
O C CH3 d
(与羰基相连 的甲基氢)
(与氧原子相连 的亚甲基氢)
例５：
Cl Cl Cl
OCH3
的NMR？
与氧原子相 连的甲基氢 苯氢
O
例6：芳香酮C8H7ClO的NMR谱。
C CH3
Cl
(连在羰基上)
３．习题
a.分子式为C3H60的核磁共振谱如下，试确定其结构。
作业:224页
8. (2),(3)
(7),(8) 10.
核磁共振检查流程
核磁共振检查流程核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）是一种利用原子核在外加磁场和射频场作用下产生共振吸收信号的物理现象，通过对这些信号的采集和处理，可以获取人体内部组织的高分辨率影像，从而用于临床诊断和疾病监测。
核磁共振检查是一种无创的检查方法，对人体没有任何伤害，因此被广泛应用于医学影像学领域。
下面将介绍核磁共振检查的流程。
1. 预约检查。
患者在进行核磁共振检查之前，首先需要提前预约检查时间。
通常可以通过医院的预约电话或在线平台进行预约，选择适合自己的时间进行检查。
2. 检查前准备。
在前往医院进行核磁共振检查之前，患者需要注意以下几点：避免穿戴金属物品，如首饰、手表、钥匙等，因为金属会对核磁共振设备产生干扰。
了解自己是否有金属植入物或其他对核磁共振检查有影响的情况，如心脏起搏器、人工关节等。
避免进食或饮水，因为检查时需要保持空腹状态。
3. 检查过程。
当患者到达医院进行核磁共振检查时，会被引导到核磁共振检查室，然后进行以下步骤：由医生或技师介绍检查流程，并询问患者有无禁忌症。
患者更换医院提供的检查服装，去除身上的金属物品。
患者躺在核磁共振设备的检查床上，保持身体舒适放松。
核磁共振设备会在检查过程中发出一些噪音，患者需要配合保持静止，不要随意移动。
4. 检查注意事项。
在核磁共振检查过程中，患者需要注意以下几点：保持呼吸平稳，不要过于紧张或焦虑，以免影响检查效果。
遵守医生或技师的指导，配合完成各项检查动作。
如有不适或疑问，及时告知医生或技师。
5. 检查结束。
当核磁共振检查完成后，患者可以根据医生的指示离开检查室。
在离开医院前，可以正常饮食和活动，没有任何限制。
总结。
核磁共振检查是一种非常重要的医学影像学检查方法，可以为医生提供丰富的诊断信息。
在进行核磁共振检查时，患者需要配合医生和技师的工作，保持配合和耐心，以确保检查的准确性和有效性。
同时，患者在检查前也需要做好充分的准备工作，以确保检查的顺利进行。
做磁共振检查的必备小常识
做磁共振检查的必备小常识一、什么叫做核磁共振？核磁共振（（Nuclear Magnetic Resonance Imaging）简称是MRI，通俗来讲就是使人的身体处于一个特定的磁场当中，应用无线电视脉冲接触到人体内氢原子核，然后发起共振，促使吸收一定能量。
当射频脉冲结束之后，氢原子核会根据相应的频率出现一定的射电信号，然后将吸金的能量全部释放，从而被外部的接收器所收录，从而获得电脑影像。
核磁镇主要应用的部位分别为脑部、心脏部、腹部肌肉以及生殖系统等位置。
二、磁共振的优势在哪里？能够干什么？1、磁共振检查不会出现创伤和辐射。
2、磁共振检查应用三维剃度磁场，在患者未发生移动的情况下，实现人体扫描以及图像输出。
3、磁共振检查的分辨率非常高，并且图像十分清晰，能够充分助力医生检查患者情况，判断是否出现早期病变。
4、不用应用对比剂，能够直接体现心脏和血管的构造。
5、无骨伪影干扰，后颅凹病变清晰可辨。
6、可实现组织学生物化学等方面的探讨与研究。
三、磁共振的检查主要用于哪些疾病的诊断？1、一般应用于颅脑，脊髓疾病的诊断，例如脑缺血、脑肿瘤等疾病。
脊椎诊断例如椎体骨折或者椎盘病变等等。
2、脊椎及椎间盘的诊断：如椎体压缩骨折、椎间盘病变等。
3、腹部和盆腔脏器诊断，例如癌症、肝癌、宫颈癌以及子宫癌等等。
4、骨关节韧带诊断如果患者出现骨折，患有骨关节损伤时，可以为其进行诊断。
5、心脏和血管诊断，例如心脏疾病、动静脉不适等等。
6、孕妇、胎儿疾病的诊断：如胎盘前置、胎儿颅脑疾病等。
四、磁共振检查有辐射吗磁共振是应用人体内部的氢质子和磁场的射频脉冲共同形成的。
是一个非常可靠的高科技设备，没有任何辐射，对人的身体也没有任何危害。
并且其分辨率非常高，图片非常清晰，适用于广大人民群众检查。
五、磁共振的禁忌症有哪些？为什么？1.如果患者身体还有心脏起搏器，则不能做磁共振检查。
因为在强有力的磁场当中心脏起搏器，会出现一味偏离等现象。
核磁共振和增强核磁共振结果
核磁共振和增强核磁共振结果
核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）是一种无创性
的物理分析方法，通过对原子核在外加磁场和射频电磁辐射作用下的共振现象进行研究，可以获取样品的结构信息、成分分析等。
增强核磁共振（Enhanced Nuclear Magnetic Resonance, ENMR）是对传统核磁共振技术的改进和优化，通过添加辅助剂或改变样品状态，提高核磁共振的灵敏度和分辨率，从而获取更准确、清晰的结果。
核磁共振和增强核磁共振可以提供许多不同的结果，具体取决于所研究的样品和所采用的方法。
以下是一些可能的结果：
1. 样品结构：核磁共振可以通过分析样品中原子核之间的相互作用，揭示其结构信息，例如有机化合物中碳原子的连接方式和分子构象等。
2. 成分分析：核磁共振可以根据不同原子核的化学位移和耦合常数，分析样品中的不同成分，例如溶液中不同化合物的含量和种类。
3. 动力学研究：核磁共振可以通过观察样品中核磁共振信号的强度和形状随时间的变化，研究化学反应的动力学过程，了解反应的速率和中间过渡态等。
4. 代谢分析：核磁共振可用于分析生物样品中的代谢物，例如
通过检测血液中的代谢物来评估人体健康状况。
5. 力学性质研究：增强核磁共振可以通过利用辅助剂或改变样品的物理状态，如温度、压力等，研究样品的力学性质，例如测量材料的弹性模量和热膨胀系数等。
需要注意的是，具体的核磁共振和增强核磁共振结果会受到多种因素的影响，包括样品的性质、仪器的参数设置、实验条件等。
因此，在进行核磁共振和增强核磁共振实验时，需要综合考虑这些因素，保证结果的准确性和可靠性。
核磁
…
m=I, I-1, I-2, ……, -I ,有（2I+1）个取向.
分类
Ⅰ Ⅱ
质量数
偶数
原子序数
偶数
自旋量子数（I）
0（如：12C,16O, 32S ） 1,2,3…(I为整数) （ 如：2H, 10B, 14N ）
26
3.样品的制备：
要求样品配制成溶液进行测试。 对溶剂的要求是：易溶解样品；化学惰性；不含质子等。
如：氘代氯仿、氘代苯、重水、氘代丙酮、氘代 二甲亚砜等，
（有时使用不含质子的四氯化碳和二硫化碳作溶剂，但溶解性能不好。） 试样浓度：0.01~0.1mol / L；需要纯样品2-20 mg；傅里叶变换核磁共振波谱仪需要纯样 品1 mg ；（一般用2～20mg的样品溶解在0.5~0.6mL左右的溶剂中测试） 标样浓度（四甲基硅烷 TMS） ： 1%
11
自旋量子数I与原子的质量数和原子序数之间存在一定的关系，大致分为三种情况：
自旋量子数 电子层， 能级 亚电子层， 能级 亚层轨道
(I)
自旋状态
表征粒子 的自旋角 动量的大 小的量子 数。
.
0
(n/2, n= 1, 3, 5, …) ( n= 2, 4, 6, …)
…
…
n-1
±l
±1/2
ms 表征粒子的自旋角动量在外磁场方向上的投影的大小的量子数（正负号表示投影方向与磁场方
辨NMR仪；
1956年：Knight发现元素所处的化学环境对NMR信号有影 响，而这一影响与物质分子结构有关。 1970年：Fourier(pilsed)-NMR 开始市场化。
什么是核磁共振
什么是核磁共振核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）是一种研究物质内究竟组成什么、构造到底如何的非凡技术。
它以其准确量测出大自然中分子结构的能力，堪称皮尔森心理学和普里姆经济学两大奖项创始人之一，荷兰物理学家拉尔夫·皮尔森（Ralph H. Pieterson）提出的启示。
本文致力于为大家详尽解释核磁共振带来的好处，以及它的应用方式：1、定义和工作原理核磁共振，又称NMR，是一种多用途的分子成像技术。
它通过精确测量分子核的磁性信号来分析构型，可以用来研究分子的构型和位置。
它的基本原理是核磁共振检测器注入到内部的辐射，当辐射扫描分子内部时，结构内的核自旋会沿着辐射方向旋转并发射信号，而这些信号被检测器捕捉并进行分析，以给出物质的分子层面构型信息。
2、核磁共振的优势与劣势（1）优势：（1）可以精确测量分子核的磁性成分；（2）可以用来研究分子的构型和位置；（3）用计算机处理数据，可以得到准确的结构；（4）NMR仪器的设计使其变得越来越易于运作和维护，同时也可以提供比以往更高的精度和更强的信号。
（2）劣势：（1）需要非常低的温度才能实现有效检测；（2）扫描速度较慢，因此不适用于动态研究；（3）由于NMR仪器的高价格，很多学校实验室并不能拥有。
3、核磁共振的应用核磁共振技术可以用于各种领域，包括材料结构研究、药物设计和发现、生物氨基酸测序、蛋白质结构分析、基因组中的分子标记研究以及医学成像研究等。
（1）材料结构研究：核磁共振能够非常精确分析结构和化学组成，可用于研究改性材料、复合材料和结构亚单位的构型细节，以及检测各种对有机分子构型、化学组分和结构空位有影响的应力，从而更好地测量、模拟和理解材料特性。
（2）药物研究：利用NMR技术可以精细描述药物构象类型及其各分子之间在受到特定条件时的变化，从而为药物分子的设计和改造提供重要的准确数据和信息，并有助于开展药物设计理论研究。
核磁共振
0
化学位移
信号强度－场强的核磁共振谱图： 横坐标左端为低场；右端为高场，屏蔽 效应大的核出现在高场 信号强度－化学位移的核磁共振谱图： 横坐标左端化学位移的数值大，低场； 右端化学位移的数值，高场，
3 四甲基硅烷TMS的优点 1）TMS分子中有12个氢核,所处的化学环境完全 相同,在谱图上是一个尖峰,化学惰性 2）TMS的氢核所受的屏蔽效应比大多数化合物中 氢核大,共振频率最小,吸收峰在磁场强度高场 3）TMS对大多数有机化合物氢核吸收峰不产生干 扰，规定TMS氢核的 =0,其它氢核的一般在TMS 的一侧 4）TMS易溶于大多数有机溶剂中。采用TMS标准, 测量化学位移,对于给定核磁共振吸收峰，不管 使用多少MHz的仪器,值都是相同的,大多数质子 峰的在1—12之间
连续波核磁共振特点：效率低,采样慢,累加困难, 更不能实现核磁共振新技术 PFT-NMR:采用恒定的磁场，用一定频率的射频强 脉冲辐射照试样，在很短的时间内激发全部欲观 测的核，得到全部共振信号，可以大大提高灵敏 度和分析速度，扩大应用范围：除常规1H，13C谱 外，还可用于扩散系数、化学交换、固体高分辨 和弛豫时间测定
2 共轭效应：使电子云密度平均化,可使吸收峰向 高场或低场移动 与C2H4比，氧孤对电子与C2H4双键形成p- 共轭,—CH2上质子电子云密度增加,移向高场； 羰基双键与C2H4-共轭,—CH2上质子电子云密 度降低,移向低场
5.25 H H C=C H H 4.03 H C=C H H OCH3 CH3 6.27 H C=O C=C H H
永久磁铁：提供0.7046T(30MHz)或1.4092T(60MHz) 的 场强。特点是稳定,耗电少,不需冷却,但对室温的
变化敏感,因此必须将其置于恒温槽内,再置于金
医学影像科普：带你快速了解核磁共振
医学影像科普：带你快速了解核磁共振影像学检查在疾病的诊断和治疗中有着举足轻重的作用，可以明确地观察到患者体内的一些病变以及病变的具体位置、形态、大小等详细情况，为后续治疗方案的制定和实施提供了指导依据。
随着科技的飞速进步，医学影像检查技术也得到了显著的提升，很多疾病可以在早期被诊断出来，经过及时的治疗患者的存活率得到了大幅提升。
目前常见的影像学检查有核磁共振、CT、X线、超声等，今天将着重为读者讲解核磁共振相关知识。
1 核磁共振是什么核磁共振即磁共振成像检查技术，其主要利用了磁共振现象产生信号而形成图形进行观察与诊断分析。
受检者进入磁场后，体内的氢原子就会按照磁场的方向进行有规律的排列，然后施加影响磁场的射频脉冲，再使用线圈将能量吸收，当外部磁力消失后，体内的氢原子会重新回到原来的状态，这些能量信号被计算机接收后可通过数字重建技术转化成磁共振图像。
核磁共振的适应症较多，身体各个部位均能接受检查，可以准确的观察判断患者的病变情况以及病情进展。
如中枢神经系统疾病，常见的有脑梗死、脑出血、脑部肿瘤、脑积水、颅内感染等；消化和生殖系统发生的肿瘤、结石、炎症等疾病；骨折、椎管狭窄、退行性病变、外伤、先天畸形等运动系统疾病都可被检查出来。
但核磁共振对于气体的检查信号较弱，对大多数呼吸系统疾病的检查不适用。
2 核磁共振的优点（1）安全性高核磁共振主要是通过磁共振现象产生信号形成图像，不存在电离辐射，对人体细胞和组织没有损害，即使是抵抗力较差的儿童和老人也可进行检查。
它是一种无创的检查方式，不会对皮肤组织造成任何损坏，没有明显的副作用，操作简单方便，具有很高的安全性。
（2）对软组织的分辨力较强核磁共振对软组织的分辨能力是目前所有影像学检查方式中最强的一种，能够清晰的观察到肌肉、肌腱、筋膜、脂肪等组织，对于神经系统和骨关节系统的病变检测更具有优势，骨关节、软骨、韧带层次分明，观察效果明显优于CT，对脊柱、脑组织等器官的显示度也更加清晰。
核磁共振法
核磁共振法
核磁共振法（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）是一种常用的物理学和化学学科交叉领域的技术手段，广泛应用于生命科学、医学、化学等领域。
核磁共振法的原理是利用物质中的原子核在外加静磁场和射频脉冲作用下产生共振信号，并通过对信号的处理来获取样品的结构和性质信息。
其主要应用包括：
1. 化学分析：核磁共振法可以用于分析样品中不同分子的结构和组成，例如有机物、药物、生物大分子等。
2. 生物医学研究：核磁共振法可以用于诊断和治疗各种疾病，例如癌症、神经系统疾病、心血管疾病等。
其中最常用的是核磁共振成像技术（MRI），可以非侵入性地获取人体内部器官和组织的结构和功能信息。
3. 物理学研究：核磁共振法可以用于研究物质的性质和行为，例如固体物理、液体物理、超导材料等。
需要注意的是，核磁共振法虽然是一种广泛应用的技术手段，但仍有一定的局限性。
例如，其分辨率和灵敏度受到很多因素的影响，有时难以直接观测到某些特定的结构或化学反应。
此外，核磁共振法在实验设计、样品制备和数据解析等方面也存在一定的复杂性和技术难度。
因此，在运用核磁共振法进行相关研究时，需要充分考虑实验条件和方法的选择，并结合其他技术手段进行综合分析。
核磁共振技术
核磁共振技术核磁共振技术（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）是一种基于原子核在外加磁场下的特定共振现象而发展起来的一种分析技术。
它利用原子核的自旋角动量和核磁矩在外加磁场的作用下发生共振的原理，用来研究物质的结构和性质。
核磁共振技术已广泛应用于医学、化学、材料科学等领域，成为一种重要的实验手段。
一、核磁共振技术的原理核磁共振技术的原理基于原子核自旋与外加磁场相互作用的量子力学效应。
在一个外加磁场存在下，原子核的自旋将出现两种取向，即与外磁场平行或反平行。
当原子核受到特定能量的电磁辐射时，会由一个能级跃迁到另一个能级，这种跃迁称为共振跃迁。
通过测量原子核吸收或发射的电磁辐射信号，可以得到物质的结构和性质信息。
二、核磁共振技术的应用1. 医学领域：核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是医学诊断中的一项重要技术，可用于观察人体内部组织和器官的结构。
MRI可以提供高分辨率的图像，对于诊断疾病有着重要的作用，如脑部疾病、骨骼系统疾病等。
2. 化学领域：核磁共振技术在化学研究中也有广泛的应用。
核磁共振谱（Nuclear Magnetic Resonance Spectrum，NMR谱）可以用于研究有机物和无机物的结构、化学键的性质、分子的构象等。
通过对样品进行核磁共振谱分析，可以帮助研究人员推断分子结构和化学物质的组成。
3. 材料科学领域：核磁共振技术在材料科学研究中也扮演着重要的角色。
通过对材料样品进行核磁共振实验，可以研究材料的晶体结构、晶格缺陷、磁性性质等。
核磁共振技术在材料科学中的应用有助于改进材料的性能和设计新型材料。
三、核磁共振技术的优势1. 非破坏性：核磁共振技术是一种非破坏性的分析方法，不需要样品的物理损伤或化学改变，能够在保持样品完整性的情况下进行实验。
2. 高灵敏度：核磁共振技术对于样品的微小变化非常敏感，可以检测低浓度物质，提供高分辨率的信号。
核磁共振的原理
核磁共振的原理1. 简介核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）是一种基于原子核磁矩的物理现象的研究方法。
它通过对样品中的核磁共振信号进行检测和分析，可以获得样品所含核素的信息，包括结构、化学环境和动力学等方面的信息。
核磁共振在化学、生物学、物理学等领域都有广泛的应用，被认为是一种非常强大的分析工具。
2. 核磁共振的基本原理核磁共振是基于原子核内部具有自旋的性质而产生的。
原子核内的带电粒子（质子、中子）都具有自旋角动量，这使得它们就像是一个微小的带电磁铁。
当置于外磁场中时，核磁矩将朝向外磁场方向对齐或反对齐。
外磁场的存在使得核磁矩有两个能量状态，即朝向与反向磁场的状态，两个状态之间的能量差称为能级间隔。
核磁共振的原理在于，外加弱射频（RF）场的作用下，可以使处于低能级的核磁矩跃迁到高能级，形成共振吸收。
核磁共振信号的产生是基于这种能级跃迁的原理。
3. 核磁共振仪的基本结构核磁共振仪是进行核磁共振实验的主要设备，它的基本结构如下：•磁体：负责产生外磁场，通常为超导磁体，提供强大而稳定的磁场。
•射频系统：产生射频脉冲场，用于激发和检测核磁共振信号。
•梯度线圈：提供梯度磁场，用于在空间上创造磁场非均匀性，实现空间解析度。
•探测线圈：用于探测样品中的核磁共振信号，将其转化为电信号。
核磁共振仪通常采用磁体产生强大的恒定外磁场，并通过射频系统在样品中产生一个既稳定又均匀的弱射频场，从而实现核磁共振信号的产生和检测。
4. 核磁共振信号的产生和检测核磁共振信号的产生是通过控制样品中的核磁矩的磁矩方向和能级分布来实现的。
当样品中的核磁矩受到射频场作用时，会发生能级跃迁并产生共振吸收现象。
核磁共振信号的检测是通过接收样品中产生的共振信号并将其转换为电信号来实现的。
探测线圈的设计和放置位置非常重要，它可以增强信号的灵敏度和空间分辨率。
对于固体样品，由于核磁共振信号强度较弱且容易受到外界干扰，常常采用多种技术和方法来增强信号的强度和稳定性，如动态核极化（Dynamic Nuclear Polarization, DNP）和魔角旋转（Magic Angle Spinning, MAS）等。
核磁检查项目
核磁检查项目
核磁检查是一种非常常见的医学影像检查技术，通过利用磁共振现象来获取人体内部的详细结构和功能信息。
核磁检查可以应用于多个领域，以下是一些常见的核磁检查项目：1. 核磁共振成像（MRI）：用于观察人体各个部位的结构和器官，如脑部、腹部、骨骼等。
2. 核磁共振血管成像（MRA）：用于观察血管系统，如颈动脉、脑血管、肾动脉等，以检测血管的狭窄、畸形和血流动态。
3. 核磁共振xx 成像：用于观察胸腔内部结构，如心脏、肺部、食道等，以检测异常情况如肿瘤、感染或其他疾病。
4. 核磁共振腹部成像：用于观察腹部器官，如肝脏、胰腺、肾脏等，以检测异常如肿瘤、囊肿或其他疾病。
5. 核磁共振骨骼成像：用于观察骨骼系统，如关节、脊柱、骨髓等，以检测骨折、关节炎、肿瘤或其他骨骼病变。
6. 核磁共振乳腺成像：用于观察乳腺组织，以检测乳腺癌或其他xx 异常情况。
请注意，具体的核磁检查项目和适应症可能会因个体情况和医生的判断而有所不同。
在接受核磁检查前，建议咨询医生以获得最准确的信息和指导。
核磁共振
4.2.1 连续波核磁共振仪 1.磁铁：用来产生一个强的外加磁场。 磁铁：永久磁铁、电磁铁、超导磁铁三种。 前两种磁铁的仪器最高可以做到100MHZ，超导磁铁可 高达950MHZ。
MHZ数越大，磁场强度越大，仪器越灵敏，做出来的 图谱越简单，越易解析。
连续波核磁共振仪部件图
在磁铁上有一个扫描线圈(又叫Helmholtz线圈)内通直流 电。它产生一个附加磁场，可用来调节原有磁场的磁场强 度，连续改变磁场强度进行扫描。 2. 射频振荡器：用于产生射频。一般情况下，射频频率是 固定的。在测定其他核如13C、15N时，要更换其他频率的 射频振荡器。
脉冲付里叶变换核磁共振仪部件图
PFT-NMR仪采用发射脉冲使各种不同的核同时被激 发。为了恢复平衡，各个核通过各种方式弛豫，在接收机 中可以得到一个随时间逐步衰减的信号，称FID(自由感应 衰减)信号。它是各种核的FID信号的叠加，这种信号是随 时间衰减的信号f(t)。而平常的NMR中信号是频率的函数 f(W)或f()，所以要用计算机进行付里叶变换将f(t)变成 f(w)或f()，得到普通的NMR图。
奇
奇或偶
奇
奇或偶
自旋形 NMR 原子核 状 信号 12C,16O, 非自旋 无 28Si , 32S 球体 1H、13C、 1/2 自旋球 有 19F、29Si、 体 31P 11B,17O,33 3/2、5/2、 自旋椭 有 7/2 S,35Cl, 球体 1、2、 3 自旋椭 有 球体
2H,10B,14N
核磁共振( 1H-NMR)
核磁共振Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy, 简称NMR 。 按观察的核不同，有1H、13C 、31P、19F-NMR。 按独立频率变量个数可分为一维谱、二维谱、三维谱。 核磁共振(1H-NMR)在化学中的应用己有五十年了。 NMR的理论基础是量子光学和核磁感应理论。
核磁共振原理是什么
核磁共振原理是什么
核磁共振原理是一种基于原子核自旋共振的物理现象。
它利用原子核自旋在外加磁场作用下的共振吸收和辐射现象来研究物质的结构、性质和动力学过程。
核磁共振技术通常用于化学、生物化学和医学等领域。
核磁共振的基本原理是，当样品所含原子核具有自旋角动量时，这些核会和外加磁场发生作用。
在一个外加磁场中，原子核自旋可以取几个方向，这些方向之间存在能级差异。
当外加一个具有合适频率的射频场时，如果与该频率相匹配的射频场与核自旋的共振频率相等，原子核就会吸收射频场的能量。
这导致原子核自旋从低能级跃迁到高能级。
通过改变外加射频场的频率和强度，可以得到一系列吸收峰，每个峰对应着特定的原子核类型。
根据吸收峰的位置和强度，可以推断样品中不同原子核的化学环境、数量和位置等信息。
核磁共振技术常用于研究化学物质的结构和性质，在有机化学、无机化学和分析化学等领域有广泛应用。
此外，核磁共振成像也是一种常用的医学影像技术，可以用于观察人体内部组织的结构和功能，对于诊断疾病具有重要价值。
核磁共振
MRI系统结构
磁共振系统的典型结构如下图所示，主要包括磁体子系统、梯度场子系 统、射频子系统、数据采集和图像重建子系统、主计算机和图像显示子 系统、射频屏蔽与磁屏蔽、MRI软件等。
磁体子系统
用以产生均匀稳定的静磁场的主磁场，是磁共振 系统的关键组成部分。 其主要参数有：磁场强度、磁场均匀性、磁场稳 定性、孔腔大小、逸散磁场等； 其中磁场强度越高，信号幅度越高，图像信噪比 会越高；磁场均匀性越好，图像分辨率越高。 磁体有永磁型、常导型、混合型和超导型4种。
具体包括：扫描控制、患者数据管理、归档图像、评价图像以及机器检 测等功能。同时，随着医学影像标准化的发展，还必须提供标准的网络 通信接口。
射频屏蔽与磁屏蔽用于把外界和磁共振扫描系统之间严格屏蔽开来的系 统，防止 彼此之间的干扰和危害。磁共振的屏蔽一般都采用铜片或铜板 来完成。 MRI软件包括系统软件、磁共振操作系统、磁共振图像处理系统： 系统软件指主计算机进行自身管理、维护、控制运行的软件，即计算机 操作系统。 磁共振操作系统包括患者信息管理系统、图像管理系统、扫描控制系统、 系统维护、报告打印、图片输出等； 磁共振图像处理系统指图像重建软件以及对图像进行一系列后处理，包 括柔和、平滑、锐化、滤波、局部放大等处理功能的软件。
射频子系统
MRI系统中实施射频激励并接收和处理RF信号的功能单元，不仅要根据 扫描序列的要求发射各种翻转角的射频波，还要接收成像区域内氢质 子的共振信号。
射频子系统包括射频发射单元和信号接收单元： 射频发射单元是在时序控制器的作用下，产生各种符合序列要求的射 频脉冲的系统； 射频接收单元是在时序控制器的作用下，接收人体产生的磁共振信号 的系统。
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TMS的共振频率
n 试样 n TMS 6 10 n0
化学位移
感生磁场 H'非常小，只有 外加磁场的百万分之几， 为方便起见，故 × 106
单位：ppm
选用TMS(四甲基硅烷)作为标准物质的原因?
(1)屏蔽效应强，共振信号在高场区,绝大多数吸收峰
均出现在它的左边。
(2)结构对称，是一个单峰。 (3)容易回收(b.p低)，与样品不反应、不缔合。 低场 9 高场
b. δ 7.3芳环上氢，单峰烷基单取代 c. δ 5.21—CH2上氢，低场与电负性基团相连
a O b CH2 C O CH2CH3 a CH2 O A
哪个正确? 正确：B 为什么?
O b C CH2CH3 B
谢 谢！
五、核磁共振应用-氢谱
一级1H NMR谱具有以下特征信息： 吸收峰的组数，代表分子中处于不同化学环境 的质子种类。 从谱图中可直接得到J和值。各组峰中心为该 组质子的化学位移，其数值说明分子中基团 的情况；各峰之间的裂距(相等)为耦合常数J， 其数值与化学结构密切相关。 各组峰的分裂符合n+1规律，分裂数目说明各 基团的连接关系，分裂后各组峰强度比符合 (a+b)n展开式系数比。 吸收峰的面积与产生该吸收峰的质子数呈正比。
C
13 0.70216
核磁子=eh/2M c自旋量子数（I）不为 零的核都具有磁矩。
质量数（a） 原子序数（Z） 自旋量子（I） 奇数 偶数 偶数 奇或偶 偶数 奇数
1 3 5 , , 2 2 2
例子
1 I ,1H1 , 13C6 ,19F9 ,15N 7 2 3 5 I ,11B5 ,35 Cl17 , I ,17 O8 2 2
B0越大， N-/N+越大，即低能态的核数越 多。 弛豫方式： 自旋－晶格弛豫（纵向弛豫） 自旋－自旋弛豫（横向弛豫）
二、核磁共振仪
1 谱仪的基本组件
磁体：产生强的静磁场。 射频源：用来激发核磁能级之间的跃迁。 探头：位于磁体中心的圆柱形探头作为NMR信号检测 器，是NMR谱仪的核心部件。样品管放置于探头内的 检测线圈中。 接收机：用于接收微弱的NMR信号，并放大变成直流 的电信号。 匀场线圈：用来调整所加静磁场的均匀性，提高谱仪 的分辨率。 计算机系统：用来控制谱仪，并进行数据显示和处理。
2
核外电子云密度高，屏蔽作用大(σ 值大)，核 的共振吸收向高场（或低频）移动，化学位移 减小。 核外电子云密度低，屏蔽作用小 (σ 值小 ) ， 核的共振吸收向低场（或高频）移动，化学位 移增大。
3 化学位移的表示方法：
化学位移的差别很小，精确测量十分困难，并 因仪器不同（Bo）而不同，现采用相对数值。 规定：以四甲基硅（TMS）为标准物质，其化 学位移为零，根据其它吸收峰与零点的相对距 离来确定化学位移值。
3 脉冲傅里叶变换NMR谱仪
在连续波谱仪上加脉冲发生器和计算机数据采 集处理系统，就构成了PFT NMR谱仪。
PFT NMR谱仪包含以下三大部分： NMR信号观测系统：包括脉冲发生器、 射频系统、探头、接收系统、计算机控 制和数据处理系统。 稳定磁场系统：与连续波NMR谱仪基本 一样。 磁场均匀化系统：与连续波NMR谱仪基 本一样。
谱图解析步骤
i. 由分子式求不饱合度
ii. 由积分曲线求1H核的相对数目 iii. 解析各基团 首 先解析： 再解析：
H3CO ,H3CN O ,H3C Ar ,H3C C ,H3C C
( 低场信号 )
COOH, CHO 最后解析：芳烃质子和其它质子
活泼氢D2O交换，解析消失的信号
•
• •
由化学位移，偶合常数和峰数目用一级谱解析 参考 IR，UV，MS和其它数据推断解构
核磁共振
一、核磁共振基本原理 二、核磁共振仪
三、核磁共振与化学位移
四、自旋耦合与自旋裂分 五、核磁共振应用-氢谱
一、核磁共振基本原理
1 概述
将磁性原子核放入强磁场后，用适宜频率的电 磁波照射，它们会吸收能量，发生原子核能级 跃迁，同时产生核磁共振信号，得到核磁共振
利用核磁共振光谱进行结构测定，定性与定量 分析的方法称为核磁共振波谱法。简称 NMR
扫描
扫场 — 固定射电频率，改变磁场强度对样品
扫描
实际上多用后者。
饱和与弛豫
饱和： 在外磁场作用下，1H 倾向于与外磁场相同取 向的排列。处于低能态的核数目多，由于能级 差很小，只占微弱的优势。 1H-NMR的讯号依靠这些微弱过剩，低能态核 吸收电磁辐射跃迁到高能级而产生信号。 如果高能态核无法返回到低能态，那末随着跃 迁的不断进行，这种微弱的优势将进一步减弱 直至消失，处于低能态的1H核数目与处于高能 态1H核数目相等，与此同步，NMR的讯号也会 逐渐减弱直至最后消失。上述这种现象称为饱 和。
O CH2CH3
正确结构： HC O CH2CH3
O CH2CH3
谱图解析与结构
化合物 C10H12O2，推断结构
δ7.3 δ2.3 δ 5.21 5H δ1.2 3H
2H
2H
结构确定过程
化合物 C10H12O2，
=1+10+1/2(-12)=5
a. δ 2.32和δ 1.2—CH2CH3相互偶合峰
12
0 1，2，3……
C 6 , 16 O8 ,32 S16
I 1, 2 H1 ,14N 7 , I 3,10B5
讨论:
(1) I=0 的原子核 16 O； 12 C； 22 S等 ，无自旋， 没有磁矩，不产生共振吸收 (2) I=1 或 I >0的原子核 I=1 ：2H，14N I=3/2：11B，35Cl，79Br，81Br I=5/2：17O，127I 这类原子核的核电荷分布可看作一个椭圆体，电 荷分布不均匀，共振吸收复杂，研究应用较少；
三、核磁共振与化学位移
1、化学位移的定义： 氢核由于在分子中的化学环境不同而在不同 共振磁场强度下显示吸收峰，称为化学位移。 2、核外电子的屏蔽效应
在外加磁场作用下，由于核
外电子在垂直于外加磁场的平
面绕核旋转，从而产生与外加
磁场方向相反的感生磁场B。
H核的实际感受到的磁场强度为： Beff = B0 -σ·B0 = Bo(1-σ) gσ 为屏蔽常数 核的共振频率为：n = · B0(1-σ)
裂分峰的强度比＝ (a + b)n 展开后各项的系 数比
偶合常数值(J)：单位：Hz 相邻两裂分峰之间的距离 偶合常数J反映的是两个核之间作用的 强弱与仪器的工作频率无关，与化合物 的分子结构关系密切。
(N+1)规律是一种近似处理 要求相互偶合核的化学位移差值△v>>J
（6J）
一组等价质子邻近有两组等价质子(分别为 n 和 m 个),则该组质子最多被裂分为 (n + 1)×(m + 1) 重峰。 CH3CH2CH2OH (3+1) ×(2+1) = 12重峰
n射 = ——
2π
g B0
• 磁场强度与射频频率成正比。 • 仪器的射频频率越大，磁场强度越大，谱图分辨率
越高。
产生NMR条件
（1） I 0 的自旋核 （2） 外磁场 B0
n射 = ——
2π
g B0
（3） 与 B0 相互垂直的射频场B1
信号 吸 收 能 量 0 低 场 H0 高 场
要满足核磁共振条件，可通过二种方法来实现： 扫频 — 固定磁场强度，改变射电频率对样品
(3)Ｉ＝1/2的原子核 1H，13C，19F，31P 原子核可看作核电荷均匀分布的球体， 并象陀螺一样自旋，有磁矩产生，是核 磁共振研究的主要对象，C，H也是有机 化合物的主要组成元素。
3 核磁共振
在垂直于B0的方向加一个射频场B1，其频率为n射， 当E射= hn射 = ⊿E时，自旋核会吸收射频的能量， 由低能态跃迁到高能态（核自旋发生反转）。 hg ⊿E = —— B0 2π
四、自旋耦合与自旋裂分
自旋-自旋偶合 自旋核与自旋核之间的相互作用 偶合的结果 造成谱线增多，称之裂分 偶合的程度 用偶合常数（J）表示，单位: Hz
自旋-自旋偶合机理 由自旋核在B0中产生的局部磁场分析
CH 例如 Cl2CH-CH2Cl CH2
Bo
-CH2CH3
CH2 CH3
Bo
（n+1）规律 一组等价质子邻近有 n 个等价质子， 则该组质子被裂分为 n + 1 重峰。 如：CH3CH2CH 3 CH3CH2CH 3 6 + 1 = 7 重峰 2 + 1 = 3 重峰
4 波谱仪的三大技术指标
分辨率：有相对和绝对分辨率，表征波谱仪辨 别两个相邻共振信号的能力，即能够观察到两 个相邻信号1和2各自独立谱峰的能力，以最 小频率间隔|12|表示。 稳定性：包括频率稳定性和分辨率稳定性。衡 量办法是连续记录相隔一定时间的两次扫描， 测量其偏差。 灵敏度：分为相对灵敏度和绝对灵敏度。在外 磁场相同、核数目相同及其他条件一样时，以 某核灵敏度为参比，其他核的灵敏度与之相比 称为相对灵敏度。
8 7 6 6 5 4 3 2 1 零 点 -1 -2 -3
TMS
化学位移用表示，以前也用表示， 与的关系为： = 10 -
例：在60MHz的仪器上，测得CHCl3与TMS间吸收 频率之差为437Hz，则CHCl3中1H的化学位移为：
n 样品－n 标样 437 6 6 10 ＝ 10 ＝7.28 6 n0 60 10
跃迁 类型
NMR是结构分析的重要工具之一，在化 学、生物、医学、临床等研究工作中得 到了广泛的应用。 分析测定时，样品不会受到破坏，属于 无破损分析方法
2、原子核的自旋和磁矩
若原子核存在自旋，产生核磁矩：