核磁共振实验报告电子版

核磁共振实验报告

04级11系姓名：徐文松学号：PB04210414 日期：2006.05.12

CONTENTS OF THIS REPORT

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核磁共振

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1．观察核磁共振稳态吸收现象；

2．掌握和磁共振基本试验原理和方法；

值和g因子。

3．测量1H和19F的

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1．核自旋

原子核具有自旋，其自旋角动量为

h I I p )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 e

g

N N

μμ

N N m eh

2=

μ

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 e N 2=

γ

显然有

I I p γμ= 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=

B 为外恒定磁场。

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

ω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。 此时应满足

00B h g h E N μω==∆

00B γω=

h 为普朗克常数。

改变

O

B 或ω都会使信号位置发生相对移动，当共振信号间距相等重复频率为f π4时，表示

共振发生在调制磁场的相位为02=ft π，π，π2，… 此时，若已知样品的γ，测出对于能够的射频场频率ν，即可算出

O

B 。反之测出

O

B ，可算出γ和g 因子。

本次实验的装置包括电磁铁、边限振荡器、探头及样品、频率计、示波器及移相器等。

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1． 观察1()H 的核磁共振信号（图像见原始数据）:

(1) 固定电压调节射频场的频率 如图组一所示，当ω改变时，共振磁场γω

=B 也就发生改变，因此相邻峰的间距改变，

而相隔的两个峰间距不变。

f

ω/γ

f=B0*γ/2π

ω/γ

f>B0*γ/2π

ω/γ

图组一

(2)固定的频率调节射频场的振幅(非等间距)

如图组二，当射频场的振幅改变时，若此时共振信号为非等间距信号，相邻峰的间距就会改变，而相隔的两个峰间距不变。

U=95V ω/γ

U=75V ω/γ

U=55V ω/γ

图组二

(3)等间距共振的情况下改变射频场的振幅

如图组三，当射频场的振幅改变时，若此时共振信号为等间距信号，相邻峰的间距和相隔的两个峰间距均不变。

U=95V

ω/γ

U=75V

ω/γ

U=55V

ω/γ

图组三

2． 测量1()H 的γ因子和g 因子

0005

.0)(6780

.24==f f σ

Mhz n

t u A 0002.06

0005.011.168

.0=⨯

==σ

Mhz C k u B p

B 0003.03

001

.01=⨯=∆= 这里的B 类不确定度是因为仪器频率在不停变动，大概有0.001MHz 的估计误差。

MHz u u f u B A 0004.0)(2

2=+=∴

P=0.68 MHz f )0004.06780.24(±=∴

P=0.68

1186

01067339.258

.0106780.2422--⨯=⨯⨯==T S B f ππγ

1180

1000004.0)(2)(--⨯==

∴T S f u B u π

γ

P=0.68

11810)00004.067339.2(--⨯±=∴T S γ

P=0.68

58375.510602.11067339.210673.12219

827=⨯⨯⨯⨯⨯==--e m g N γ

00008.0)(2)(==

∴γu e

m g u N

P=0.68

00008.058375.5±=∴g

P=0.68

3． 测量19

()F 的γ因子和g 因子

0007

.0)(2180

.23==f f σ

Mhz n

t u A 0003.06

0007.011.168

.0=⨯

==σ

Mhz C k u B p

B 0003.03

001

.01=⨯=∆= 这里的B 类不确定度是因为仪器频率在不停变动，大概有0.001MHz 的估计误差。

MHz u u f u B A 0004.0)(2

2=+=∴

P=0.68 MHz f )0004.02180.23(±=∴

P=0.68

1186

01051522.258

.0102180.2322--⨯=⨯⨯==T S B f ππγ

1180

1000004.0)(2)(--⨯==

∴T S f u B u π

γ

P=0.68

11810)00004.051522.2(--⨯±=∴T S γ

P=0.68

8143.9910602.11051522.210673.1192219

827=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==--e m g N γ