西安交大物理仿真实验核磁共振

西安交通大学大学

物理仿真实验报告

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—核磁共振

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核磁共振

一、实验介绍

1946年伯塞尔用吸收法，布洛赫用感应法几乎同时发现物质的核磁共振现象，核磁共振是测定原子的核磁矩和研究核结构的直接而又准确的方法。是物理，化学，生物学研究中一项重要的实验技术，在遗传学，计量科学，石油分析中有重要应用。

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原理和方法，测量

二、实验目的

1、观察核磁共振稳态吸收现象；

2、掌握核磁共振的实验原理和方法；

3、测量1H和19F的γ值和g值。

三、实验原理

核磁共振的经典观点：

从经典力学观点看，具有磁矩μ和角动量P的粒子，在外磁场B0中受到一个力矩L的作用：

L=μ×B0

此力矩使角动量发生变化： dP/dt=L

故dμ/dt=ϒμ×B0 。

若B0是稳恒的且沿Z方向，则上式表示μ绕B0进动，进动频率ω0=ϒB0，若在XY平面内加一个旋转场B1，其旋转频率为ω0，旋转方向与μ进动方向一致，因而μ也绕B1进动，结果使ϴ角增大，表示粒子从B1中获得能量。

核磁共振的方法图像：

本实验采用连续波吸收法，用连续的射频场作用到核系统上，由于共振使射频振荡线圈中负载发生变化，从而观察到核对频率的响应信号。

同时使用扫声法观察共振信号，在稳恒磁场迭加一交变低频调制磁场B=

，使实际磁场为,当的变化使扫过ω所对应的共振磁

场B=ω/时，则发生共振，当=B=2π/γ时，为等间距信号，此时可记录数据。则可算得γ和g因子。

实验同时可观察内扫和外扫现象。

四、实验内容

（1）观测1H的核磁共振信号。

样品用纯水，先找出共振信号，再分别改变的大小，观察共振信号位置，形状变化。

（2）观测1H和ϒN，gN

分别记录下六组不同磁铁间矩d时所对应的以及相应的共振频率ν，再计算ϒN，gN

（3）测量19F样品用聚四氟乙稀，分别记录下三组不同磁铁间矩d时所对应的以及相应的共振频率ν，再计算ϒN，gN

五、实验仪器

NMR实验装置图：

核磁共振仪：

磁铁的实验平台：

样品：

六、实验过程及原始数据

1、内扫法—纯水

测量六组数据，得到如下表格：

2、外扫法—纯水

测量六组数据，得到如下表格：

再测19F的g和Y

3、内扫法--聚四氟乙烯

测量三组数据，得到如下表格：

4、外扫法—聚四氟乙烯

测量三组数据，得到如下表格：

七、数据处理

1. 测量1H 的γ因子和g 因子

将实验数据代入原理中所述公式，得到 g=5.175

相对误差e=0.00356/5.175*100%=0.07% 所以

g=5.175±0.00356

γ=（2.281±0.00203）×108(s −1∙T −1)

2.测量19F的γ因子和g因子

将实验数据代入原理中所述公式，得到

g=5.237

0.00285

相对误差e=0.00285/5.237*100%=0.05%

所以

g=5.237±0.00285

γ=（2.314±0.00185）×108(s−1∙T−1)

八、实验结论

1、实验测得

1H的γ因子和g因子为：

g=5.175±0.00356

γ=（2.281±0.00203）×108(s−1∙T−1) 2、实验测得

19F的γ因子和g因子为：

g=5.237±0.00285

γ=（2.314±0.00185）×108(s−1∙T−1)