连续波NMR实验测磁场
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3.调节扫描电压，用数字电压表读数，扫描电压从0.3V开始测量，读完电压值马上关掉数字表，节省电量；
4.调节频率，幅度调节，观察到3个波形间距相等，信号均匀分布正好8个格，读取并记录此时（共振点为中间点）对应的共振频率ν2；
5.减小频率，使前两个波靠近至将要消失之际，读取并记录此时（共振点为谷点）对应的频率ν1；
永久磁铁的磁场与扫描电压理应是没有因果变化关系的，出现固定磁场B0随扫描电压变化的假象反映了温度对磁铁的影响。原本磁铁在实验室温度下，基本与外界处于热平衡状态，同学们进入实验室后，室内温度大幅上升，永久磁铁与外界的热平衡打破，磁铁温度要升高，但由于磁铁质量大，其热惯性大，所以磁铁温度上升的缓慢。在磁铁温度缓慢升高过程中，磁铁的磁性会随着缓慢减弱，就体现在了测量过程中固定磁场B0随着时间逐渐减小。
一.实验目的
用三点共振法测磁铁磁场和扫描磁场的大小
二.实验原理
发生磁共振的条件为
（1）
本次连续波核磁共振实验我们采用扫场法，让射频场频率不变，改变磁场。在Z方向上加两个磁场，一个是永久磁铁的固定磁场B0，另一个是扫描线圈产生的周期性变化的扫描场Bm，则总的场为
（2）
图1 共振信号与辅助线
用三点共振法测磁场，所以需要Bν为辅助线，则Bν与B的交点为共振点，产生FID信号的共振点有谷点、中间点和最高点。
2.41914E-4
0.597
20.8906
20.9024
20.9144
0.49093
2.77144E-4
2.81841E-4
0.707
20.8887
20.9024
20.9164
0.49093
3.21769E-4
3.28815E-4
0.806
20.8864
20.9023
20.9184
0.49093
3.7344E-4
九、参考文献
[1]董键.核磁共振（NMR）.ppt[Z].
[2]高铁军，孟祥省，王书运.近代物理实验[M].北京:科学出版社，2009.139-149.
3.78137E-4
0.902
20.8843
20.9022
20.9203
0.49093
4.20413E-4
4.25111E-4
1
20.8827
20.9021
20.9219
0.49092
4.55644E-4
4.65038E-4
六、数据处理
按式(6)(7)(8)计算出磁铁磁场和扫描磁场，记入表1。根据表1，以扫描电压U为横坐标、扫描场Bm为纵坐标作图，得到Bm1、Bm2与U的关系曲线，见图6。
l谷点共振
图 2 共振点为谷点
l中间点共振
图 3 共振点为中间点
l最高点共振
图 4 共振点为最高点
由此可得到共振信号与射频频率的关系：
（3）
（4）
（5）
根据（3）（4）（5）式，得到
（6）
（7）
（8）
测量不同扫描电压下的三个共振频率，进而计算出对应的磁场B0和Bm。
三、实验装置
图 5 NMR实验装置框图
本次实验样品是CuSO4溶液（溶液中有铜离子对氢原子核有强烈的扰动，能增强FID信号），溶液中样品探头放置在永久磁铁磁场中。给扫场线圈加上一定射频电流后，产生了扫描磁场，来进行核磁共振扫描。传到示波器显示波形，在频率计显示射频频率。
四、实验内容及步骤
ຫໍສະໝຸດ Baidu1.频率调制20兆赫兹左右，调出FID信号；
2.调整样品位置，找到磁场均匀性好的地方即屏幕上出现三个相似的波形；
八、实验总结
本次实验是要求数据精确度较高的实验，在测量三个共振点对应的频率时，重复测量多次的数据在作图中显示明显误差过大，经过老师的指导在调节频率准确让三个波形对准格线时，仔细小心的转动幅度调节旋钮，耐心的观察每个波形的对应位置，终于使处理后的图像误差变得极小。
不仅是这一个实验要仔细，以后做每个实验都要细心耐心认真的去做，误差越小才能越接近真理。同样我们在生活和学习中处理事情也要尽可能的精益求精，做到做一事成一事。
Bm1（T）
Bm2（T）
0.3
20.8965
20.9027
20.9089
0.49094
1.45618E-4
1.45618E-4
0.401
20.8948
20.9027
20.9108
0.49094
1.85546E-4
1.90243E-4
0.5
20.8924
20.9025
20.9128
0.49093
2.37217E-4
6.增大频率，使后两个波靠近至将要消失之际，读取并记录此时（共振点为最高点）对应的频率ν3；
7.改变扫描电压，依次测0.4V、0.5V、0.6V、0.7V、0.8V、0.9V、1V下的ν1、ν2、ν3,记入表1。
五、实验数据
表1三点共振法测量磁场
U(V)
ν1(MHz)
ν2(MHz)
ν3(MHz)
B0（T）
图6扫描磁场与扫描电压的关系图像
以扫描电压U为横坐标、固定磁场B0为纵坐标作图，得到B0与U的关系曲线，见图7。
图7固定磁场与扫描电压的关系图像
七、数据分析
扫描磁场随着扫描电压的增大大致呈线性上升趋势，固定磁场随扫描电压增大大致呈下降趋势。
Bm1与Bm2在实验中并不是完全相等，误差主要是人眼观察产生，在测ν1、ν2、ν3时并不是完全精确的。
4.调节频率，幅度调节，观察到3个波形间距相等，信号均匀分布正好8个格，读取并记录此时（共振点为中间点）对应的共振频率ν2；
5.减小频率，使前两个波靠近至将要消失之际，读取并记录此时（共振点为谷点）对应的频率ν1；
永久磁铁的磁场与扫描电压理应是没有因果变化关系的，出现固定磁场B0随扫描电压变化的假象反映了温度对磁铁的影响。原本磁铁在实验室温度下，基本与外界处于热平衡状态，同学们进入实验室后，室内温度大幅上升，永久磁铁与外界的热平衡打破，磁铁温度要升高，但由于磁铁质量大，其热惯性大，所以磁铁温度上升的缓慢。在磁铁温度缓慢升高过程中，磁铁的磁性会随着缓慢减弱，就体现在了测量过程中固定磁场B0随着时间逐渐减小。
一.实验目的
用三点共振法测磁铁磁场和扫描磁场的大小
二.实验原理
发生磁共振的条件为
（1）
本次连续波核磁共振实验我们采用扫场法，让射频场频率不变，改变磁场。在Z方向上加两个磁场，一个是永久磁铁的固定磁场B0，另一个是扫描线圈产生的周期性变化的扫描场Bm，则总的场为
（2）
图1 共振信号与辅助线
用三点共振法测磁场，所以需要Bν为辅助线，则Bν与B的交点为共振点，产生FID信号的共振点有谷点、中间点和最高点。
2.41914E-4
0.597
20.8906
20.9024
20.9144
0.49093
2.77144E-4
2.81841E-4
0.707
20.8887
20.9024
20.9164
0.49093
3.21769E-4
3.28815E-4
0.806
20.8864
20.9023
20.9184
0.49093
3.7344E-4
九、参考文献
[1]董键.核磁共振（NMR）.ppt[Z].
[2]高铁军，孟祥省，王书运.近代物理实验[M].北京:科学出版社，2009.139-149.
3.78137E-4
0.902
20.8843
20.9022
20.9203
0.49093
4.20413E-4
4.25111E-4
1
20.8827
20.9021
20.9219
0.49092
4.55644E-4
4.65038E-4
六、数据处理
按式(6)(7)(8)计算出磁铁磁场和扫描磁场，记入表1。根据表1，以扫描电压U为横坐标、扫描场Bm为纵坐标作图，得到Bm1、Bm2与U的关系曲线，见图6。
l谷点共振
图 2 共振点为谷点
l中间点共振
图 3 共振点为中间点
l最高点共振
图 4 共振点为最高点
由此可得到共振信号与射频频率的关系：
（3）
（4）
（5）
根据（3）（4）（5）式，得到
（6）
（7）
（8）
测量不同扫描电压下的三个共振频率，进而计算出对应的磁场B0和Bm。
三、实验装置
图 5 NMR实验装置框图
本次实验样品是CuSO4溶液（溶液中有铜离子对氢原子核有强烈的扰动，能增强FID信号），溶液中样品探头放置在永久磁铁磁场中。给扫场线圈加上一定射频电流后，产生了扫描磁场，来进行核磁共振扫描。传到示波器显示波形，在频率计显示射频频率。
四、实验内容及步骤
ຫໍສະໝຸດ Baidu1.频率调制20兆赫兹左右，调出FID信号；
2.调整样品位置，找到磁场均匀性好的地方即屏幕上出现三个相似的波形；
八、实验总结
本次实验是要求数据精确度较高的实验，在测量三个共振点对应的频率时，重复测量多次的数据在作图中显示明显误差过大，经过老师的指导在调节频率准确让三个波形对准格线时，仔细小心的转动幅度调节旋钮，耐心的观察每个波形的对应位置，终于使处理后的图像误差变得极小。
不仅是这一个实验要仔细，以后做每个实验都要细心耐心认真的去做，误差越小才能越接近真理。同样我们在生活和学习中处理事情也要尽可能的精益求精，做到做一事成一事。
Bm1（T）
Bm2（T）
0.3
20.8965
20.9027
20.9089
0.49094
1.45618E-4
1.45618E-4
0.401
20.8948
20.9027
20.9108
0.49094
1.85546E-4
1.90243E-4
0.5
20.8924
20.9025
20.9128
0.49093
2.37217E-4
6.增大频率，使后两个波靠近至将要消失之际，读取并记录此时（共振点为最高点）对应的频率ν3；
7.改变扫描电压，依次测0.4V、0.5V、0.6V、0.7V、0.8V、0.9V、1V下的ν1、ν2、ν3,记入表1。
五、实验数据
表1三点共振法测量磁场
U(V)
ν1(MHz)
ν2(MHz)
ν3(MHz)
B0（T）
图6扫描磁场与扫描电压的关系图像
以扫描电压U为横坐标、固定磁场B0为纵坐标作图，得到B0与U的关系曲线，见图7。
图7固定磁场与扫描电压的关系图像
七、数据分析
扫描磁场随着扫描电压的增大大致呈线性上升趋势，固定磁场随扫描电压增大大致呈下降趋势。
Bm1与Bm2在实验中并不是完全相等，误差主要是人眼观察产生，在测ν1、ν2、ν3时并不是完全精确的。