核磁共振实验讲稿
磁共振安全演讲稿(3篇)
第1篇尊敬的各位领导、同事们：大家好！今天，我站在这里，与大家共同探讨一个与我们工作息息相关的话题——磁共振安全。
磁共振成像（MRI）技术作为现代医学影像学的重要组成部分，以其无创、高分辨率的特点，在临床诊断中发挥着越来越重要的作用。
然而，磁共振设备的安全问题也不容忽视。
在此，我将从磁共振设备的基本原理、安全风险以及预防措施等方面，为大家进行详细讲解。
一、磁共振设备的基本原理磁共振成像技术是基于核磁共振原理的一种医学影像技术。
其基本原理是：利用强磁场和射频脉冲，使人体内的氢原子核产生共振，通过检测氢原子核的共振信号，重建出人体内部的图像。
二、磁共振安全风险1. 磁场风险磁共振设备具有强大的磁场，对金属物品有很强的吸附力。
若患者体内存在金属异物，如金属支架、金属夹等，在磁场作用下，可能导致异物移位、损伤甚至危及生命。
2. 射频辐射风险磁共振设备在工作过程中会产生射频辐射，虽然射频辐射对人体的影响相对较小，但长时间暴露在高强度射频辐射下，仍可能对人体产生不良影响。
3. 超导线圈风险磁共振设备的超导线圈在运行过程中，若出现故障，可能导致线圈失超，产生高温、高压等危险情况。
4. 人员操作风险磁共振设备操作复杂，对操作人员的技术要求较高。
若操作人员操作不当，可能导致设备故障、图像质量下降等问题。
三、磁共振安全预防措施1. 严格筛选患者在患者进行磁共振检查前，医护人员应详细询问患者病史，了解患者体内是否存在金属异物。
若患者体内存在金属异物，应告知患者磁共振检查的禁忌症，并选择其他检查方法。
2. 做好设备维护定期对磁共振设备进行维护保养，确保设备运行正常。
一旦发现设备故障，应及时停机检修，避免发生意外。
3. 严格执行操作规程磁共振设备操作人员应经过专业培训，熟悉设备操作规程。
在操作过程中，严格遵守操作规范，确保操作安全。
4. 加强人员培训定期对医护人员进行磁共振安全知识培训，提高医护人员的安全意识。
同时，加强患者教育，让患者了解磁共振检查的安全注意事项。
核磁共振物理实验报告
核磁共振物理实验报告核磁共振物理实验报告一、引言核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）是一种重要的物理现象和实验技术，广泛应用于物理学、化学、生物学等领域。
本实验旨在通过核磁共振实验，探索其基本原理和应用。
二、实验原理核磁共振是基于原子核在外加磁场中产生的共振现象。
原子核具有自旋，当处于外加磁场中时，原子核的自旋会与磁场方向平行或反平行，形成两个能级。
通过给原子核施加一定的能量，使其从低能级跃迁到高能级，再通过核磁共振的方式进行探测和分析。
三、实验步骤1. 样品制备：选择适当的样品，如水、酒精等，制备样品溶液。
2. 样品装填：将样品溶液装填到核磁共振仪的样品室中。
3. 外加磁场：打开核磁共振仪的磁场开关，产生一个稳定的外加磁场。
4. 脉冲磁场：通过给样品施加脉冲磁场，使原子核从低能级跃迁到高能级。
5. 探测信号：利用探测线圈接收样品中的核磁共振信号。
6. 信号处理：通过信号处理系统对接收到的信号进行放大、滤波等处理。
7. 数据分析：根据信号的频率、幅度等特征，进行数据分析和解读。
四、实验结果与讨论通过实验观察和数据分析，我们得到了样品的核磁共振信号。
通过对信号的频率和幅度进行分析，我们可以确定样品中原子核的种类和数量。
同时，通过改变外加磁场的强度和方向，我们可以进一步研究样品的物理性质和分子结构。
核磁共振技术在医学领域有广泛的应用。
例如，核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）可以用于人体内部器官和组织的无创成像，对疾病的早期诊断和治疗起到了重要作用。
此外，核磁共振还可以用于研究材料的物理性质和化学反应机理，推动了材料科学的发展。
然而，核磁共振实验也存在一些挑战和限制。
首先，核磁共振实验对设备的要求较高，需要稳定的磁场和高灵敏度的探测系统。
其次，样品的制备和处理也需要一定的技术和经验。
此外，核磁共振实验还受到样品浓度、温度等因素的影响，需要进行仔细的实验设计和控制。
核磁共振成像实验报告
核磁共振成像实验报告
一、引言
核磁共振成像（MRI）是一种非侵入式的医学成像技术，常用于诊断和治疗疾病。
本实验旨在通过模拟MRI扫描实验，了解MRI的工作原理和影像生成过程。
二、实验材料与方法
1. 实验材料：包括磁共振设备模型、水样品、图像处理软件等。
2. 实验方法：
a. 将水样品放入磁共振设备中。
b. 使用磁场梯度和射频脉冲来激发水样品的核自旋。
c. 采集信号，并通过图像处理软件生成MRI图像。
三、实验结果与分析
经过实验操作和数据处理，成功生成了水样品的MRI图像。
在图像中，我们观察到不同组织的信号强度和分布情况。
通过分析MRI图像，可以发现水样品内部的结构特征，如脂肪、肌肉等组织的分布情况。
四、实验结论
本实验通过模拟MRI扫描，深入理解了MRI技术的工作原理和影像生成过程。
MRI技术在医学诊断中具有重要的应用前景，可为医生提供更准确的诊断结果，帮助患者得到更好的治疗。
五、参考文献
1. Smith A, et al. Magnetic Resonance Imaging: Principles and Applications. New York: John Wiley & Sons, 2010.
2. Brown C, et al. Introduction to MRI Technology. London: Springer, 2015.
六、致谢
感谢实验室的老师和同学们对本次实验的支持与帮助。
以上为核磁共振成像实验报告。
脉冲核磁共振实验讲义
检测试样对电磁波的吸收
第13页，共23页。
工作方式 扫频：B0不变， 变化——类似吸收光谱法 扫场： 不变，B0变化——实际常用，方便， 在磁铁上加扫场线圈
通常扫描一张氢谱是时间是250 s
通常试样量数-数十mg，或0.1-0.5 mol/L 可采用重复扫描-累加平均的方式提高信噪比
说有 2I+1 个核磁矩。
第4页，共23页。3.原子核在均源自磁场中的能量……量子化的能级：
M B
dp
M
dt
E B
p
d
B
dt
此即Bloch方程
第5页，共23页。
4.原子核在均匀磁场中的运动－－拉莫尔进动
0
2
B0
第6页，共23页。
以I=1/2的原子核为例
自旋取向有2I+1=2×1/2+1=2种，
n核磁共振已成为最重要的仪器分析手段之一
第11页，共23页。
三、核磁共振波谱仪
两类：连续波NMR 波谱仪 脉冲傅立叶变换NMR波谱仪
连续NMR 波谱仪
第12页，共23页。
n组成：磁铁，射线源，样品管，射频接受器，显示记录
n磁铁：最重要部件，关系到仪器的灵敏度和分辨率
——永久磁铁
——电磁铁 <2.4 T 30,60,100 MHz ——超导磁铁 10-17.5 T 400-750MHz 射频源：类似光源作用 采用石英晶体振荡器——发射电磁波
4. 什么是核磁共振的弛豫时间？有哪几种？ 5. 何为材料脉冲核磁共振的化学位移？
6. 用脉冲核磁共振实验仪一般能测什么物理量？
第23页，共23页。
P
每种核有其固定 值（H核为2.68×108T-1s-1)。其中，
大学物理实验之核磁共振讲义
N
•
，h为普朗克常数， mp为质子质量，c为光速，I为核自旋量子 g 5.5856947 数，对氢核 ，而常数 e N 2m p c 称为玻尔核磁矩。 当核自旋系统处在恒定磁场Bz中时，由于 核自旋和磁场Bz间的相互作用，核能级发生 塞曼能级分裂。对氢核这类I = 1/2的简单 核系统，核能级仅分裂成上、下两个能级E2 和E1，如图8-1所示。磁场为Bz时，塞曼分 裂上下两能级间能量差与g和Bz成正比。
g H 5.58569 , N 5.050791027 J T 1 , h 6.626071034 J S
2. 用硫酸铜水溶液样品，用扫频法观察共 振信号，测出共振频率 v1 ，标定磁场B。 3. 仍用硫酸铜水溶液样品，测量离磁场中 心前后约1cm处的磁场B，分析磁场均匀度。
一、原理
• 1. 共振吸收 • 对于质子数和中子数两者或其一为奇数 的原子核才有核自旋，其磁矩μ与核自旋角 动量J成正比，可写成 rJ • （1） • r为旋磁比，实验上常用无量纲的比例因子 g代替r，称为g因子，其间的关系可写成 • rJ r I ( I 1) g ( e ) I (I 1) g I (I 1)
用移相法观察：磁场和示波器都用同一音 频正弦波（50Hz）进行同步扫描，示波器上 看到李萨如图形，示波器Y轴接共振信号，X 轴接RC平衡式移相器的输出信号，电位器W1 用于移相，W2则用于调幅。ω1指二峰在中 间的圆频率，ω0指二峰一起移到边缘时的圆 频率，Δt通过如图8—3的比例求得。
•
二、实验内容 1.假定 B 0.52T ，硫酸铜水溶液样品中 H核核磁共振时，估算射频场的频率 v1 。
核磁共振
• 1924年泡利（W.Pauli）提出核自旋的假 设，1930年埃斯特曼（L.Esterman）在 实验上证实.核磁共振是指电磁波作用的原 子核系统在外磁场中能级之间发生共振跃 迁的现象，1939年，拉比（I.I.Rabi）以 及随后的伯塞尔（E.M.Purcell）和布洛 赫（F.Bloch）因观察到此现象而分别获 得1944年和1952年诺贝尔物理学奖。核 磁共振已成为确定物质分子结构、组成和 性质的重要实验方法.
核磁共振实验讲义17页
第五章 核磁共振实验核磁共振在生物医学化学和物理学有广泛的应用，核磁共振的应用实验原理及实验方法成为相关领域必不可少的教学内容。
过去由于进口核磁共振本身价格昂贵仪器操作复杂核磁共振一直没有纳入相关的实验大纲。
最近几年国产核磁共振教学仪器的发展已经能使小尺寸的核磁共振成像系统在本科教学实验中普及。
教学仪器本身具有的开放性和可拆卸性是进口仪器所不能替代的。
这些实验可以让学生直观的了解核磁共振技术的实现过程，为今后操作使用以及核磁共振仪的生产打下坚实的基础。
本章从基本的连续核磁共振实验开始了解核磁共振最基本的共振现象。
尔后脉冲核磁共振实验了解各脉冲序列的原理和脉冲核磁共振的实验方法对今后了解成像及谱仪的工作原理有重要的认识。
之后在核磁共振成像实验（上）中了解核磁共振成像SE 序列的成像原理及图像重建的数学处理方法，为今后学生毕业后自行操作仪器及编译脉冲序列打下一定的基础。
之后在核磁共振成像实验（中）对各种伪影产生的机理和脉冲参数设置对图像的影响产生一定的认识。
最后核磁共振成像实验（下）中进行自主提高性实验，如三维核磁共振成像观察切割的组织或小动物的器官等，也可以自行编辑IR 序列并自行对实验采集数据进行处理，如采用伪彩色处理等。
本章的实验均在国产教学仪器中完成。
第一节 基础理理论一、Bloch 方程:1946年Bloch 采用正交线圈感应法观察水的核磁共振信号后就根据经典理论力学推导出Bloch 方程建立核磁共振的唯象理论。
长久以来大量的实验表明Bloch 方程在液体中完全精确，同时还发现Bloch 方程在其他能级跃迁理论也高度吻合，比如激光的瞬态理论中Bloch 方程同样适用。
所以Bloch 方程已经超越了半经典的陀螺模型，现在已经推广到磁共振以外的能级跃迁系统。
在激光物理中采用密度矩阵和Maxwell 方程组推导出Bloch 方程又称为Maxwell-Bloch 方程(有的书称为FHV 表象理论)。
实验八 核磁共振(csy)讲解
实验八 核磁共振（NMR ）上个世纪初，人们在大量的原子光谱实验中发现了许多光谱的超精细结构，为了解释这些现象，鲍利(W.Pauli)于1924年提出了原子中存在核磁矩的假说。
以后大量的实验完全证实了他的假说，但由于很难精确测定这些超精细结构中所反映的细微能量差异，对核磁矩的进一步研究受到了极大的限制。
但人们对于核磁矩的研究并未因此而停止，在经过科学家的不懈努力下，于1939年观察到了核磁共振现象并观察了核磁矩，这一发现是Rabi 和他的同事在高真空的氢分子束实验中获得的，他也因此获得了1944年的诺贝尔物理学奖。
1945年12月，美国哈佛大学Purcel 等人报道了他们采用吸收法在石蜡样品中观察到质子的核磁共振吸收信号；1946年1月，美国斯坦福大学Bloch 等人，也报道了他们采用感应法在水样品中观察到质子的核磁共振感应信号。
两个研究小组用了稍微不同的方法，几乎同时在凝聚物质中发现了质子的核磁共振现象。
因此，1945年发现核磁共振现象的美国科学家Purcell 和Bloch 共同分享了1952年诺贝尔物理学奖。
核磁共振是指处在恒定磁场中且具有原子磁矩的原子核受到某一频率电磁波辐射时引起的在能级之间的共振跃迁现象。
之后，许多物理学家进入了这个领域，取得了丰硕的成果。
1953年诞生了世界上第一台商用核磁共振波谱仪，使之在测定分子化学结构方面得到了重要应用。
1964年后，由于超导强磁场和脉冲傅立叶变换新技术的发展，使得核磁共振波谱仪的灵敏度和分辨率提高了几个数量级，从而使应用范围从有机小分子扩展到生物大分子，随着科技的进一步发展，人们又应用多重脉冲技术制造了固体核磁共振谱仪。
特别是1997年核磁共振断层扫描仪（NMR-CT ）的成功研制，使得核磁共振在医学临床诊断方面得到了迅速的应用，目前，核磁共振已经广泛地应用到许多学科领域，是固体物理、化学、生物、临床诊断、计量科学和石油分析与勘探等研究中的一项重要实验技术。
n第十讲--核磁共振(NMR)讲课稿
I=3/2: 11B,35Cl,79Br,81Br
核电荷分布可看作一个椭球体，电荷分布不均匀， 共振吸收复杂，研究应用较少；
无外磁场
热平衡状态下 物质中核磁矩空间分布
外加稳恒磁场(H0)B0后
z轴 投影
塞曼效应 Zeeman splitting
Pz=mz(h/2π)
I＝1/2, mz= -1/2, +1/2 能级简并 mz= -1/2, +1/2 能级解除简并
n第十讲--核磁共振(NMR)
第九讲 p20
mI : 2I+1 ΔmI= 0, ±1
(1) I = 0: 无自旋，无磁矩，无NMR共振吸收 16O、12C、22S等
(2) I＝1/2的原子核 1H，13C，19F，31P 核电荷均匀分布的球体，有磁矩，是NMR研究的主要对象
(3)I=1或I>0 I=1: 2H,14N
能级量子化 ΔE
ห้องสมุดไป่ตู้
角动量Pz=mz(h/2π)
磁矩：μz=γPz
与外磁场相互作用能 E= -μzB0=mzγ(h/2π）
I=1/2, mz= -1/2,1/2 ΔE=(hγ/2π) B0
用一个能量恰好等于ΔE的电磁波照射，该核就能吸收 此频率的电磁波，发生能级跃迁，产生共振吸收。
同位素 I
1H
1/2
300 46.05 75.43 21.67 30.40 282.23 121.40
ΔE
ΔE=(hγ/2π) B0
NMR谱仪构造简图
被测样品混合一定浓度四甲 基 硅 烷 (TMS ， 结 构 对 称 ，
为 单峰，化学惰性，沸点27℃ 易回收)溶于一定溶剂 外径5mm玻璃管 旋转
实验 核磁共振实验
核磁共振实验讲义实验目的：1．了解核磁共振的基本原理，包括：对核自旋、在外磁场中的能级分裂、受激跃迁的基本概念的理解，同时对实验的基本现象有一定认识。
2．学习利用核磁共振校准磁场和测量因子g的方法：了解实验设备的基本结构，掌握利用扫场法创造核磁共振条件的方法，学会利用示波器观察共振吸收信号。
实验简介：自旋不为零的粒子，如电子和质子，具有自旋磁矩。
如果我们把这样的粒子放入稳恒的外磁场中，粒子的磁矩就会和外磁场相互作用使粒子的能级产生分裂，分裂后两能级间的能量差为ΔE = γhB0 （1）其中：γ为旋磁比，h为约化普朗可常数，B0为稳恒外磁场。
如果此时再在稳恒外磁场的垂直方向加上一个交变电磁场，该电磁场的能量为E=hν（2）其中：ν为交变电磁场的频率。
当该能量等于粒子分裂后两能级间的能量差时，即：hν = γh B0（3）2πν = γ B0（4）低能极上的粒子就要吸收交变电磁场的能量产生跃迁，即所谓的磁共振。
实验设备a) 样品：提供实验用的粒子。
b) 永磁铁：提供稳恒外磁场，中心磁感应强度B 约为 Bo （实验待求）。
c) 边限振荡器：产生射频场,提供一个垂直与稳恒外磁场的交变磁场，频率ν。
同时也将探测到的共振电信号放大后输出到示波器，边限振荡器的频率由频率计读出。
d) 绕在永铁外的磁感应线圈：其提供一个叠加在永磁铁上的扫场。
e) 调压变压器：为磁感应线圈提供50Hz 的扫场电压。
f) 频率计：读取射频场的频率。
g) 示波器：观察共振信号。
探测装置的工作原理:图一中绕在样品上的线圈是边限震荡器电路的一部分，在非磁共振状态下它处在边限震荡状态（即似振非振的状态），并把电磁能加在样品上,方向与外磁场垂直。
当磁共振发生时，样品中的粒子吸收了震荡电路提供的能量使振荡电路的Q 值发生变化，振荡电路产生显著的振荡，在示波器上产生共振信号。
实验原理：在微观世界中物理量只能取分立数值的现象很普遍。
一般来说原子核自旋角动量也不能连续变化，只能取分立值即：其中I 称为自旋量子数，只能取0，1，2，3，… 等整数值或1/2，3/2，5/2，… 等半整数值)1I (I p +=[右图是在外磁场B 0中塞曼分裂图（半数以上的原子核具有自旋，旋转时产生一小磁场。
脉冲核磁共振实验讲义PPT讲稿
射频接受器：类似检测器的作用 检测试样对电磁波的吸收
工作方式 扫频：B0不变， 变化——类似吸收光谱法 扫场： 不变，B0变化——实际常用，方便， 在磁铁上加扫场线圈 通常扫描一张氢谱是时间是250 s 通常试样量数-数十mg，或0.1-0.5 mol/L 可采用重复扫描-累加平均的方式提高信噪比
脉冲傅立叶变换NMR波谱仪（pulse and Fourier transform NMR, PFT-NMR）
——工作方式：固定磁场，施加全频脉冲射频，测 定自由感应衰减信号随时间的变化，经傅立叶变换，得 到核磁共振波谱图。
——特点： 分析速度快（数秒），灵敏度高 试样量：1 mg甚至更低
能级分布与弛豫过程(Relaxation Process)
二、发展历史
1924年，泡利（Pauli)预见原子核具有自旋和核磁距 1946年，斯坦福大学布洛赫（Bloch）
哈佛大学珀塞尔（Purcell）
分别同时独立地观察到核磁共振现象
1952年，分享1952年诺贝尔物理奖 1953年，第一台商品化核磁共振波谱仪问世 1965年，恩斯特（Ernst)发展出傅里叶变换核磁共振 和二维核磁共振
NMR主要研究对象 I=1 （2H，14N ）I=3/2 （11B，35Cl，79Br, 81Br） 凡I≥1，I=1，2，3，……,3/2, 5/2, …
自旋情况复杂，目前NMR研究较少
2. 原子核能级的分裂及其描述
原子核之量子力学模型
带电原子核自旋
自旋磁场
磁矩 (沿自旋轴方向)
磁矩 的大小与磁场方向的角动量 P 有关： P
万分之十六！当低能级的核吸收了射频辐射后，被激发至
核磁共振实验讲义-活泼氢
核磁共振实验讲义-活泼氢核磁共振实验特别提醒：由于核磁共振实验室是强磁场环境（9.6T），机械表,磁卡,含铁的工具,装有心脏起博器和人工假肢等人不可靠近磁体，以防发生意外。
3.1 化合物1H谱的测定3.1.1 目的要求（1）了解核磁共振的基本原理和氢谱的测定方法；（2）了解A VANCE-400核磁共振波谱仪的结构并初步掌握其使用方法；（3）掌握简单核磁共振氢谱谱图的解析技能。
3.1.2 基本原理核磁共振波谱法是表征、分析和鉴定有机化合物结构的最有效手段之一，现代核磁共振波谱仪主要为脉冲傅里叶变换核磁共振波谱仪。
图3-1是核磁共振波谱仪的示意图。
图3-1是核磁共振波谱仪的示意图核磁共振谱是由具有磁矩的原子核受电磁波辐射而发生跃迁所形成的吸收光谱。
用一定频率的电磁波对样品进行照射，可使特定化学环境中的原子核实现共振跃迁，在照射扫描中记录发生共振时信号的位置和强度，即可得到核磁共振普。
核磁共振谱中的共振信号峰位置反应样品分子的局部结构（如特征官能团、分子构型和构象等），而信号强度则往往与相关原子核在样品中存在的量有关。
原子质量数为奇数的原子核如1H、13C、19F、31P等，由于核内质子的自旋在沿着核轴方向产生磁矩，因此可以发生核磁共振。
而12C、16O、32S等原子核不具有磁性故不发生核磁共振现象。
核自旋量子数I≠0的原子核在外磁场作用下只可能有2I+1个取向，每一个取向都可以用一个自旋磁量子数来表示。
如1H的自旋磁量子数I=1/2，在外磁场中有两个取向，存在两个不同的能级，两能级的能量差△E与外磁场强度成正比：△E =E-1/2-E+1/2=γh/(2πB0)由于1H核周围电子的运动产生次级磁场，使得有机物分子中不同化学环境的1H 核实际受到的磁场强度不同，导致产生共振吸收的电磁辐射频率不同。
B=B0-σB0=B0（1-σ）为了便于比较，通常引入一个相对标准的方法测定样品的吸收频率与标准物的吸收频率差，采用相对值消除不同频源的差别及化学位移（δ）。
核磁共振实验报告
核磁共振实验报告实验人：吴利杰学号：PB05210415一、 实验内容1、观察H 的核磁共振信号通过记录的实验数据和观察到的图象我们发现：电压不变而频率变化时连续三个尖峰间的距离变化。
当达到共振时，改变电压共振状态不变（既尖峰间的距离不变）。
但不是共振状态时，改变电压，则尖蜂间的距离会发生变化。
2、测量H 的γ因子和g 因子 共振时频率MHz f 1259.25=80108704.22⨯==f B πγ 9976.50==f B hg N μ 3、测量19F 的γ因子和g 因子共振时频率MHz f 6369.23=80105606.22⨯==f B πγ 3503.50==f B hg N μ 4、测量场中不同点的磁场强度x=2.5cm 处，f =25.1263MHz ，f B γπ2==0.55000Tx=3cm 处，f =25.1276MHz ，f B γπ2==0.55003Tx=3.2cm 处，f =25.1314MHz ，f B γπ2==0.55011Tx=3.5cm 处，f =25.1279MHz ，f B γπ2==0.55004Tx=4cm 处，f =25.1253MHz ，f B γπ2==0.54998T二、 思考题1、答：当所观测的三个信号为等间距的时候，此时共振频率v0对应得磁场为B0。
2、答：B0为稳定地磁场，由永久性磁铁产生，B ~为附加在B0上的一个磁场。
目的是为了整个和磁场出现变化，它是一个交变低频调制磁场，即由外加的低频交流电压而产生的。
B1为一个旋转磁场，它是为了使得这个旋转的核子具有一定的磁能h E 0ω=∆，便于吸收提供越迁的能量。
3、。
实验五 核磁共振实验
实验五 核磁共振（NMR ）实验核磁共振现象是一种利用原子核在磁场中的能量变化来获得关于核信息的技术，由美国科学家柏塞尔(E.M.Purcell)和瑞士科学家布洛赫(E.Bloch)于1945年12月和1946年1月分别独立发现, 他们共享了1952年诺贝尔物理学奖。
自然界约有270种稳定的同位素，其中有105种核具有磁性，可以观察其核磁共振。
研究得比较深入的有1H ，19F ，13C ，11B 等核。
50多年来，由核磁共振转化为探索物质微观结构和性质的高新技术已取得了惊人的进展。
现今，核磁共振已成为化学、物理、生物、医药等研究领域中必不可少的实验工具，是研究分子结构、构型构象、分子动态等的重要方法。
一、实验目的与要求1. 学习核磁共振的基本原理，观测CuSO 4、HF 、FeCl 3等水溶液的1H 和19F 核磁共振信号；2. 测量这些溶液中1H 和19F 的g 因子及旋磁比γ、共振线宽和弛豫时间； 3. 学习用核磁共振方法测量磁场不均匀性的方法；4. 熟练掌握双踪示波器的操作，提高对实验中多种影响因素进行综合分析的能力；二、实验原理和仪器：1．核磁矩的一些基本概念核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance ，NMR)的研究对象是具有磁矩的原子核,即存在自旋运动的原子核。
在量子力学中知道原子核的自旋角动量为：)1(+=I I P （5-1）其中I 为自旋量子数（对于质子I=1/2）、π=2h ，h 为普朗克常数。
相应的核磁矩大小为 )1I (I g )1I (I M2e g P M 2e g P N +μ=+==γ=μ （5-2） 式中g 为朗德因子、27N 10050787.5M2e -⨯==μ J/T ，称核磁子、e 为质子的电量、M 为质子的质量、γ为旋磁比，对于确定的核是一常数。
不同的核g 值也不同，需要用实验测得，如质子的g P =5.5851、中子的g n =-3.82。
实验报告核磁共振实验
实验报告核磁共振实验实验报告：核磁共振实验一、实验目的本次核磁共振实验的主要目的是通过对样品进行核磁共振测量，了解核磁共振现象的基本原理，掌握核磁共振仪器的操作方法，测量样品的核磁共振参数，并对实验结果进行分析和讨论。
二、实验原理核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）是指具有磁矩的原子核在恒定磁场中由电磁波引起的共振跃迁现象。
在磁场中，原子核会发生能级分裂，当外加射频场的频率与原子核的进动频率相等时，就会发生共振吸收，从而产生核磁共振信号。
对于氢原子核（质子），其磁矩μ与自旋角动量 I 之间的关系为：μ ＝γI，其中γ为旋磁比。
在磁场 B 中，质子的能级分裂为：E ＝μ·B ＝γhI·B ／2π，其中 h 为普朗克常数。
当射频场的频率ν满足：hν ＝ΔE ＝γhB ／2π 时，就会发生核磁共振。
通过测量共振时的射频频率ν和磁场强度 B，可以计算出旋磁比γ等参数。
三、实验仪器本次实验使用的是_____型核磁共振仪，主要包括以下部分：1、磁铁：提供恒定的磁场。
2、射频发射和接收系统：产生和检测射频信号。
3、样品管：放置待测样品。
4、控制台：用于控制实验参数和采集数据。
四、实验步骤1、样品制备将待测样品（如_____溶液）准确配制，并装入样品管中。
2、仪器调试开启核磁共振仪，预热一段时间后，进行磁场匀场和射频频率校准，以获得良好的实验条件。
3、测量参数设置在控制台上设置测量参数，如磁场强度、射频频率扫描范围、扫描时间等。
4、数据采集启动测量程序，仪器自动进行射频频率扫描，并采集核磁共振信号。
5、数据处理对采集到的数据进行处理，如基线校正、峰面积积分等，以获得准确的实验结果。
五、实验数据与分析1、共振频率的测量通过实验，我们得到了样品在不同磁场强度下的共振频率。
如下表所示：｜磁场强度（T）｜共振频率（MHz）｜｜：：｜：：｜｜ 05 ｜ 213 ｜｜ 10 ｜ 426 ｜｜ 15 ｜ 639 ｜根据上述数据，我们可以绘制出共振频率与磁场强度的关系曲线，并通过线性拟合得到旋磁比γ的实验值。
核磁共振实验讲义
（3）
式中 称为磁量子数，可以取 。核磁矩在Z方向上的投影值为
（4）
式中 称为核磁子，是核磁矩的单位。
磁矩为 的原子核在恒定磁场 中具有的势能为
任何两个能级之间的能量差则为
（5）
对氢核而言，自旋量子数 ，所以磁量子数 只能取两个值，即 和 。磁矩在外场方向上的投影也只能取两个值，如图 中 所示，与此相对应的能级如图 中 所示。
1、校准永久磁铁中心的磁场B0
把样品为水（掺有硫酸铜）的探头插入到磁铁中心，并使测试仪前端的探测杆与磁场在同一水平方向上，左右移动测试仪使它大致处于磁场的中间位置。将测试仪前面板上的“频率输出”和“NMR输出”分别与频率计和示波器连接。把示波器的扫描速度旋钮放在1ms/格位置，纵向放大旋钮放在0.5V/格或1V/格位置。“X轴偏转输出”与示波器上加到示波器的X轴连接，打开频率计、示波器和核磁共振仪电源的工作电源开关以及扫描电源开关，这时频率计应有读数。连接好“扫场电源输出”与磁场底座上的“扫场电源输入”打开电源开关并把输出调节在较大数值，缓慢调节测试仪频率旋钮，改变振荡频率同时监视示波器，搜索共振信号。待共振信号出现后，逐步减小扫场幅度，并同步调节射频频率，保持在示波器屏幕上能观察到共振信号。由于B0的误差不会超过扫场的幅度B’，因此减小扫场幅度有利于提高磁场B0的测量精度。调节射频的频率使共振信号保持间隔为10ms的均匀排列。在能观察到共振信号的前提下，将B’减小到最小，记下B’达到最小而共振信号等间隔排列时对应的频率 ,利用水中质子的 和共振条件（8）式计算磁铁磁场B0。
核磁共振(中国科学技术大学大物实验)
核磁共振赵龙宇 PB06005068本实验的目的是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H 1和F 19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h I I p )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(211+==I I g p m egN Nμμ （2） NN m eh2=μ （3） 式中g 为核的朗德因子，对质子，g ＝5.586，N m 为原子核质量，N μ为核磁子，N μ＝227100509.5m A ⋅⨯-，令g m eN2=γ （4） 显然有I I p γμ= （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 γω= （6）0B 为外恒定磁场。
核自旋角动量I p 的空间的取向是量子化的。
设z 轴沿O B 方向，I p 在z 方向分量只能取 mh p Iz = （m=I ，I-1，…，-I+1，-I ） （7） Iz Iz p γμ= （8） 则核磁矩所具有的势能为000mB h B B E Iz I γμμ-=-=⋅-= （9） 对于氢核（H 1），Ｉ＝21，m ＝21，021B h E γ =，两能级之间的能量差为 000B g B h h E N μγω===∆ （10）E ∆正比于O B ，由于N m 约等于电子质量的18401，故在同样的外磁场O B 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O B 及一个与O B 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0ω时，旋转磁场的能量为E h ∆=0ω，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。
实验 核磁共振实验
实验 核磁共振实验在1946年，美国哈佛大学教授珀塞尔（E ²M ²Purcell ）和斯坦福大学教授布洛赫（F ²Bloch ），他们用不同的方法同时发现了核磁共振（nuclear magnetic resonance ），简称“NMR ”。
由于这项发明工作是各自独立地完成的，因此两人分别获得了1952年的诺贝尔物理学奖。
如今，“NMR ”已在物理、化学、生物学、医学和神经学等方面获得了广泛的应用。
在研究物质的微观结构方面已形成了一个科学分支——核磁共振波谱学。
利用核磁共振成像技术，美国加州福尼亚大学洛杉机分校的教授们做出了老年痴呆症的脑电图，人们可以清楚地看到老年痴呆症患者大脑灰白质损失从轻微阶段发展到严重阶段的过程。
因此2003年诺贝尔医学奖授予了两位研究“NMR ”的科学家：劳特波尔和彼德曼斯菲尔德。
实验目的1．测定氢核（¹H ）的“NMR ”频率（υH ），理解“NMR ”的基本原理及其条件，精确测定出其恒定外加磁场的大小（B 0）。
2．测定氟核（19F ）的“NMR ”频率（υF ），测定氟原子的三个重要的参数－旋磁比（υF ）、朗德因子（g F ）、自旋核磁矩（μI ）。
实验原理本实验以氢核和氟核为研究对象，下面以氢核为例，应用量子力学的理论，阐明核磁共振的基本原理。
概括地说，所谓“NMR ”，就是自旋核磁矩（μI ）不为零的原子核，在恒定外磁场的作用下发生塞曼分裂，这时如果在垂直于外磁场方向加上高频电磁场（射频场），当射频场的能量（h υ）刚好等于原子核两相邻能级的能量差时（ΔE ），则射频场的能量被原子核吸收，从而产生核磁共振吸收现象，称之为“NMR ”。
1、单个核的核自旋与核磁矩原子核内所有核子的自旋角动量与轨道角动量的矢量和为I P ，其大小为 )1(+=I I P I ⑴ 其中I 为核自旋量子数，人们常称I 为核自旋，可取I = 0，1/2，1，3/2，……。
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医生在为患者做核磁共振检查
用核磁共振技术拍摄的脑截面图像
核磁共振
• 实验原理
1.泡利的核自旋假设
2.核能级的塞曼分裂
E2 E1 E g N Bz
3.核磁共振： 共振条件：E g N Bz hv 4.纵向驰豫、横向驰豫
Bz＝0 BzBz2 1 > 0
N2 N2 N0
N1
N1
核磁共振
• 背景资料
1. 塞曼效应 1896年塞曼发现在强磁场 作用下，光谱的谱线会发 生分裂 1902年塞曼（Zeeman）因 此而获诺贝尔奖
塞曼
核磁共振
• 背景资料
2. 拉比（I. I. Rabi）以及随后的伯塞尔（E. M. Purcell）和布洛赫
（F. Bloch）因观察到核磁共振现象而分别获得1944和1952年 的诺 贝尔物理学奖。拉比伯塞尔来自布洛赫核磁共振
• 背景资料
3. 美国化学家Paul C Lauterbur和英国物理学家Peter Mansfiled由于 在核磁共振造影上的贡献共同获得2003诺贝尔生理医学奖。
核磁共振
• 应用
广泛地用于确定分子结构，用于对生物在组织与活体组织的分 析、病理分析、医疗诊断、产品无损检测等诸多方面。
E2 E2 E0 E E11
驰豫过程：通过核和晶格之间的相互作用以及核自旋与核自旋之间 的相互作用，逐步由非平衡态向平衡态过渡的过程。 纵向驰豫：由核和晶格之间的相互作用形成的驰豫，其驰豫时间用T1表示。 横向驰豫：由核自旋与核自旋之间相互作用形成的驰豫，其驰豫时间用T2表示。
核磁共振
• 实验装置
边限振荡器的工作特性
共振条件：
B B0 Bm sin 2vmt
v0 g N B0 / h
核磁共振
•
关于横向驰豫时间的测量
横向驰豫时间：T2
2 T2＝ ( 0－ 0 ) m t