第二章核磁共振教材

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第2章第2节第2课时杂化轨道理论(讲义)【新教材】

一、杂化轨道理论简介1．杂化轨道的含义在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨道的过程叫做原子轨道的杂化。

重新组合后的新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。

2．杂化轨道理论要点(1)原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。

(2)杂化前后原子轨道数目不变(参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目)，且杂化轨道的能量相同。

(3)杂化改变了原子轨道的形状、方向。

杂化使原子的成键能力增加。

杂化轨道在角度分布上比单纯的s或p轨道在某一方向上更集中，例如s轨道与p轨道杂化后形成的杂化轨道一头大一头小，如图，成键时根据最大重叠原理，使它的大头与其他原子轨道重叠，重叠程度更大，形成的共价键更牢固。

(4)为使相互间的排斥最小，杂化轨道在空间取最大夹角分布。

同一组杂化轨道的伸展方向不同，但形状完全相同。

【归纳总结】杂化轨道理论四要点(1)能量相近原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。

(2)数目不变形成的杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相等。

(3)成键能力增强杂化改变原有轨道的形状和伸展方向，使原子形成的共价键更牢固。

(4)排斥力最小杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同。

二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系 1．杂化轨道的类型(1)sp 3杂化轨道——正四面体形sp 3杂化轨道是由1个n s 轨道和3个n p 轨道杂化而成，每个sp 3杂化轨道都含有14s 和34p 的成分，sp 3杂化轨道间的夹角为109°28′，空间结构为正四面体形。

如下图所示。

(2)sp 2杂化轨道——平面三角形sp 2杂化轨道是由1个n s 轨道和2个n p 轨道杂化而成的，每个sp 2杂化轨道含有13s 和23p 成分，sp 2杂化轨道间的夹角都是120°，呈平面三角形，如下图所示。

(3)sp 杂化——直线形sp 杂化轨道是由1个n s 轨道和1个n p 轨道杂化而成的，每个sp 杂化轨道含有12s 和12p 的成分，sp 杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形，如下图所示。

核磁共振(NMR)培训课件

(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。
5
仪器组成
液氮： -196℃，保持液氦温度，减少液氦损失。
液氦：
-269℃，提供超低温环境。
超导磁体：铌钛或铌锡合金等超导材料制备的超导线圈；在低温4K，处于超导状态;开始时，大电流一次性励磁后，闭合线圈，产生稳定的磁场，长年保持不变。
❖ 可测试液体样品或能溶于氘代试剂的固体样品。 ❖ 测试范围1H～109Ag。 ❖ 1H、13C、DEPT、H-H COSY、HSQC、HMBC等
3
原理
❖ 在强磁场中，原子核发生振动能级分裂
❖ 当吸收外来电磁辐射时，将发生核振动能级的跃迁--产生所
谓NMR现象。
B0
B0
M
FT
RF 脉冲
M 接收器 Receiver
烯醇羟基、酰胺的活泼氢和一些交换速度比较慢的活泼氢一般
表现为宽单峰，交换速度快的活泼氢表现为比较尖锐的单峰羟
基质子和同碳氢发生偶合时则表现为三重峰或二重峰。二是与
样品浓度、温度、溶剂、样品中的水分等因素有关。
25
谱图分析技巧
❖ 活泼氢的化学位移范围（-OH、-NH、-SH）
活泼氢的化学位移变化范围较大，不容易辨认。
CDCl3-7.26ppm、DMSO-2.50ppm、D2O-4.7ppm、丙酮-2.05ppm
❖杂质峰
杂质含量相对于样品少，所以杂质峰面积较小且与样品
峰面积没有简单的整数比关系。
23
谱图分析技巧
❖ 溶剂效用溶剂的种类、样品溶液的浓度、pH值等，对核的屏蔽产生相当的影响。（图例为H2O在不同溶剂中的化学位移变化）

磁共振基础知识教学教材

多核磁共振（Multi-nuclear MRI）：利用不同原子核的磁共振特性，可以提供更多关于组织成分的信息。例如，利用氢、碳和磷的磁共振信号，可以提供关于脂肪、蛋白质和水含量的信息。
功能和代谢成像：随着磁共振技术的不断发展，未来将更加关注功能和代谢成像。这包括利用磁共振波谱（MRS）技术测量组织代谢物，以及利用fMRI技术研究大脑功能活动。
MRI图像的解读技巧
熟悉正常解剖结构
掌握人体各部位的正常 MRI表现，以便更好地识别异常病变。
观察病变形态和信号
注意观察病变的形态、大小、边缘和信号特点，与正常结构进行对比。
结合临床病史
综合患者的临床病史、症状和体征，对MRI图像进行综合分析和诊断。
动态观察
对于需要观察病变演变过程的病例，进行动态MRI 检查，以便更好地评估病情。
感谢观看
常见病变的MRI表现
01
02
03
脑部病变
脑梗塞、脑肿瘤、脑炎等疾病的MRI图像，分析其病变形态、信号特点和扩散方式。
脊柱病变
椎间盘突出、椎管狭窄、脊柱骨折等疾病的MRI图像，描述其病变部位、程度和对脊髓的影响。
骨关节病变
骨关节炎、骨折、骨髓炎等疾病的MRI图像，解释其病变信号、骨质破坏和关节积液情况。
05
磁共振成像的伪影与校正
伪影的产生与分类
伪影的产生
磁共振成像过程中，由于多种因素影响，如磁场不均匀、射频脉冲激发不充分等，会导致图像质量下降，形成伪影。
伪影的分类
根据产生原因和表现形式，伪影可分为多种类型，如运动伪影、截断伪影、化学位移伪影等。
伪影的校正方法
1 2
硬件校正

磁共振成像原理全套课件

根据磁体外形不同，可分为三类： 1、开放式 2、封闭式 3、特殊外形磁体
开放式MRI 封闭式MRI
特殊外形MRI
MRI设备结构示意图
MRI系统：磁体系统、谱仪系统、计算机系统
MRI成像系统方框图
MRI 系统结构
磁体系统
主磁体：电磁体（或阻抗磁体）、永磁体、超导磁体
梯度系统：三组线圈，产生x、y、z三个方向的梯度场
核磁共振成像原理
Nuclear Magnetic Resonance Imaging, NMRI
教材：
《核磁共振成像原理》熊国欣科学出版社
2007年第一版
辅导材料：
1、《MRI基础》
尹建中译天津科技翻译出版公司
2、《MRI原2004年 2012年
第一章导言
什么是核磁共振成像？
二、梯度系统
1、系统组成：梯度线圈、梯度控制器及数模转换器、梯度放大器
2、梯度场的性能：均匀容积、梯度场强度、梯度场的线性、梯度场的
切换率和上升时间
MR仪的三套梯度线圈
第三节核磁共振仪的谱仪系统
谱仪系统：也称射频系统。是MRI中实施射频激励并接收和处理RF信号的功能单元。包括射频发生器与射频接收器两部分。
代谢情况观察相对合。（5）无电离辐射，对人体没有损伤。
以核磁共振成像与CT成像的比较为例来比较说明MRI的特点：
核磁共振成像在医学影像中的应用举例
（1）多参数成像
T1观察解剖结构较好
T1 Contrast TE = 14 ms TR = 400 ms
T2显示组织病变较好
T2 Contrast TE = 100 ms TR = 1500 ms

核磁共振实验报告及数据

核磁共振实验报告及数据核磁共振实验报告及数据 2011年04月20日核磁共振1了解核磁共振的基本原理教学目的2学习利用核磁共振校准磁场和测量g因子的方法3理解驰豫过程并计算出驰豫时间。

重难点1核磁共振的基本原理2磁场强度和驰豫时间的计算。

教学方法讲授、讨论、实验演示相结合。

学时3个学时一、前言核磁共振是重要的物理现象。

核磁共振技术在物理、化学、生物、医学和临床诊断、计量科学、石油分析与勘探等许多领域得到重要应用。

自旋角动量P不为零的原子核具有相应的磁距μ而且其中称为原子核的旋磁比是表征原子核的重要物理量之一。

当存在外磁场B时核磁矩和外磁场的相互作用使磁能级发生塞曼分裂相邻能级的能量差为其中hh/2πh为普朗克常数。

如果在与B垂直的平面内加一个频率为ν的射频场当时就发生共振现象。

通常称y/2π为原子核的回旋频率一些核素的回旋频率数值见附录。

核磁共振实验是理科高等学校近代物理实验课程中的必做实验之一如今许多理科院校的非物理类专业和许多工科、医学院校的基础物理实验课程也安排了核磁共振实验或演示实验。

利用本装置和用户自备的通用示波器可以用扫场的方式观察核磁共振现象并测量共振频率适合于高等学校近代物理实验基础实验教学使用。

二、实验仪器永久磁铁含扫场线圈、可调变阻器、探头两个样品分别为、和、数字频率计、示波器。

三、实验原理一核磁共振的稳态吸收核磁共振是重要的物理现象核磁共振实验技术在物理、化学、生物、临床诊断、计量科学和石油分析勘探等许多领域得到重要应用。

1945年发现核磁共振现象的美国科学家Purcell和Bloch1952年获诺贝尔物理学奖。

在改进核磁共振技术方面作出重要贡献的瑞士科学家Ernst1991年获得诺贝尔化学奖。

大家知道氢原子中电子的能量不能连续变化只能取分立的数值在微观世界中物理量只能取分立数值的现象很普通本实验涉及到的原子核自旋角动量也不能连续变化只能取分立值其中I称为自旋量子数只能取0123�6�7等整数值或1/23/25/2�6�7等半整数值公式中的h/2π而h为普朗克常数对不同的核素I分别有不同的确定数值本实验涉及质子和氟核F19的自旋量子数I 都等于1/2类似地原子核的自旋角动量在空间某一方向例如z方向的分量也不能连续变化只能取分立的数值Pzm 。

第二章核磁共振

核磁共振的条件：
1）原子核有自旋现象（I>0）； 2）在外磁场中发生能级裂分； 3）照射频率与外磁场的比值0 / B0 = / (2)
2013-7-30/ 13
2.2 化学位移与核磁共振谱
2.2.1 屏蔽效应与化学位移
1、屏蔽效应在外磁场中，H核外运动着的电子产生与外磁场方向相反的感应磁场，起到屏蔽作用，使H核实际受到的外磁场作用减小为： B=(1-)B0 ：屏蔽常数，反映屏蔽效应大小
结构分析的依据：具有磁矩的原子在分子中的化学环境不同，核自旋能级跃迁时吸收辐射频率不同，且具有特征性。
2013-7-30/ 7
2.1 核磁共振基本原理 2.1.1 原子核的自旋
原子核的自旋运动使其具有：
自旋角动量：
h PI 2
I ( I 1)
1 r1P1
自旋磁场的核磁矩：
I：自旋量子数； h：普朗克常数；
现象：CH3CH2OH中有三个不同类型的质子，因此有三个不同位置的吸收峰。用高分辨 NMR 分析可见， CH3 和CH2 中的质子出现了更多的峰，表明它们发生了分裂。
2.2.2 自旋偶合与自旋裂分
自旋偶合：自旋核受邻近自旋核产生的感应磁场影响的现象。自旋裂分：自旋偶合引起的谱线增多的现象。
1）I=0 的原子核（16O、 12C、22S ）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， I=5/2：17O，127I）核电荷分布不均匀（椭圆体），共振吸收复杂，研究应用较少； 3）Ｉ=1/2 的原子核（1H，13C，15N，19F，31P）原子核可看作核电荷均匀分布的球体，有磁矩，是核磁共振研究的主要对象。由于有机物主要由C、H构成，故1H 和13C最为常用。

核磁共振可能伤害教学教材

核磁共振可能伤害讨论核磁共振的可能伤害先介绍一下核磁共振的基本原理：是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。

在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像，这就叫做核磁共振成像。

1. 按谱仪的工作方式可分连续波核磁共振谱仪（普通谱仪）和傅里叶变换核磁共振谱仪。

连续波核磁共振谱仪（图1）是改变磁场或频率记谱，按这种方式测谱，对同位素丰度低的核，如13C等，必须多次累加才能获得可观察的信号，很费时间。

傅里叶变换核磁共振谱仪（图2），用一定宽度的强而短的射频脉冲辐射样品，样品中所有被观察的核同时被激发，并产生一响应函数，它经计算机进行傅里叶变换，仍得到普通的核磁共振谱。

傅里叶变换仪每发射脉冲一次即相当于连续波的一次测量，因而测量时间大大缩短。

它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。

它可以直接作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像，不会产生CT检测中的伪影；不需注射造影剂；无电离辐射，对机体没有不良影响。

MR对检测脑内血肿、脑外血肿、脑肿瘤、颅内动脉瘤、动静脉血管畸形、脑缺血、椎管内肿瘤、脊髓空洞症和脊髓积水等颅脑常见疾病非常有效，同时对腰椎椎间盘后突、原发性肝癌等疾病的诊断也很有效。

但核磁共振虽然广泛应用于疾病的检测，但它存在许多可能的伤害。

核磁共振危害，MRI可能对人体造成伤害的因素主要包括以下方面：1. 首先应该关注的是强静磁场的危害。

强静磁场是在有铁磁性物质存在的情况下，不论是埋植在患者体内还是在磁场范围内，都可能是危险因素。

随着强静磁场的广泛应用，其生物安全性评估获得越来越多的关注。

专家通过研究强静磁场照射对小鼠前庭系统、学习记忆能力的影响及两者内在联系，来检测强静磁场对人体的伤害。

方法：观察12 T强静磁场照射2 h条件下小鼠即时（2 min 内）效应和条件味觉厌恶反应情况，确定照射对小鼠前庭系统的影响；通过丫迷宫和Morris水迷宫实验，分析照射对小鼠学习记忆能力的影响。

简述磁共振的成像原理

简述磁共振的成像原理1.引言1.1 概述磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，简称MRI），是一种利用人体组织内的核磁共振现象进行断层成像的无创检查技术。

它通过对人体放置在强磁场中的氢原子核进行激发和接收，获取人体内部组织的详细图像。

相较于传统的X射线、CT等成像技术，MRI无需使用有害的放射线，具有安全性高、分辨率高等优势，在医学领域具有重要的应用价值。

MRI成像所依据的基本原理是核磁共振现象。

原子核中的质子具有自旋，当处于强磁场中时，这些自旋会在一定条件下发生预cession（进动）的运动，这种运动会产生所谓的Larmor频率。

在医学上常用的是具有单个质子的氢原子核，因此所讨论的核磁共振主要是指质子磁共振。

在磁共振成像过程中，首先需要将被检查者放置在强磁场中，使得人体内的质子保持一定的方向性。

接着，根据需要的成像部位，利用用于激发核磁共振现象的射频脉冲对人体进行激发，使得部分质子的自旋状态发生改变。

然后，通过梯度磁场的作用，调整不同的共振频率，逐步激发和接收不同部位的信号。

最后，利用收集到的信号数据通过计算机进行处理，生成高质量的图像，并由医生进行解读和诊断。

磁共振成像技术已经广泛应用于医学领域，如神经学、骨科、心脏学等。

其高分辨率、无创伤的特点使得医生能够更加准确地观察和诊断人体组织的病变情况，为疾病的早期发现和治疗提供了重要的参考依据。

综上所述，磁共振成像的概述部分主要介绍了该技术的基本原理和应用价值。

在接下来的文章中，我们将详细阐述磁共振成像的原理和步骤，并探讨其在医学领域的前景和应用。

1.2 文章结构文章结构部分的内容如下：文章结构部分旨在给读者提供本文的组织结构和主要内容，并引导读者对磁共振成像的原理有一个初步的了解。

本文将分为三个主要部分进行阐述：引言、正文和结论。

在引言部分，我们将简要概述磁共振成像的背景和基本概念，并介绍本文的结构和目的。

首先，我们将提供磁共振成像的概述，包括其在医学和科学研究领域中的重要性和应用。

磁共振扫描技术课程设计

磁共振扫描技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解磁共振扫描技术的基本原理，掌握其工作流程。

2. 学生能够描述磁共振扫描技术在医学诊断中的应用及其优势。

3. 学生能够解释磁共振成像中常见的术语，如核磁共振、成像序列等。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析磁共振扫描图像，识别图像中的正常与异常结构。

2. 学生能够操作磁共振扫描设备，完成简单的扫描任务。

3. 学生能够运用数据处理软件，对磁共振扫描图像进行初步的预处理和分析。

情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到磁共振扫描技术在现代医学诊断中的重要性，增强对医学技术的尊重和认同。

2. 学生在小组合作中，培养团队协作精神和沟通能力，提高问题解决的自信心。

3. 学生能够关注磁共振扫描技术在实际应用中的伦理问题，树立正确的价值观。

本课程针对高年级学生，结合学科特点和教学要求，旨在帮助学生掌握磁共振扫描技术的基本知识和操作技能，培养其分析问题和解决问题的能力。

课程目标具体、可衡量，便于教学设计和评估，使学生能够达到预期的学习成果。

二、教学内容1. 磁共振扫描技术原理：包括原子核自旋、磁场作用、射频脉冲激发、信号采集等基本概念。

- 教材章节：第三章“磁共振成像原理”2. 磁共振扫描设备与操作：介绍磁共振扫描设备的组成、功能及操作流程。

- 教材章节：第四章“磁共振成像设备与操作”3. 磁共振成像序列：讲解不同类型的成像序列及其在临床诊断中的应用。

- 教材章节：第五章“磁共振成像序列及其应用”4. 磁共振扫描图像分析：分析正常和异常磁共振图像，掌握基本的图像识别和解读方法。

- 教材章节：第六章“磁共振成像图像分析”5. 磁共振扫描技术在医学诊断中的应用：介绍磁共振扫描技术在神经、心血管、肿瘤等领域的应用。

- 教材章节：第七章“磁共振成像在医学诊断中的应用”6. 磁共振扫描技术的伦理问题：讨论磁共振扫描技术在应用过程中可能涉及的伦理问题，如患者隐私保护等。

2-第二章 X射线影像-课后习题答案

第二章X射线影像习题二解答2-1 X射线信息影像形成的阶段是（）A. X射线透过被照体之后B. X射线照片冲洗之后c. X射线到达被照体之前 D.在大脑判断之后答：X射线到达被照体之前,不具有物体信息。

X射线透射出被照体时,由于被照体对X射线的吸收衰减,使透射出的X射线强度产生不均匀分布,由此形成X射线信息影像。

正确答案:A2-2 X射线照片图像形成过程中,起作用的是（）A. X射线的穿透作用B. X射线的荧光作用c.被照体对X射线吸收衰减的差异 D. X射线的光化学作用答：由于X射线具有穿透作用,且不同的物体(组织)对X射线的吸收衰减不同,使透射出物体(组织)的X射线强度分布不均匀,携带了物体(组织)的信息,当其投照到胶片上后,x射线的光化学作用使胶片形成潜影。

但因X射线的光化学作用使胶片形成潜影的效率较低,利用X射线荧光作用的增感屏得到广泛使用。

在增感屏一胶片系统中,胶片潜影的形成,来自X射线光化学作用的贡献不足10% ,其余为X射线的荧光作用使增感屏发出的荧光的贡献。

正确答案:A、B、C、D 2-3关于X射线照片图像的形成,正确的说法是（）A. X射线透过被照体之后的透射线和散射线,照射到胶片上形成照片图像B. X射线照片图像是X射线被被照体吸收与散射后形成的C. X射线照片图像是利用了X射线的直进性D. X射线胶片接受到的散射线不形成图像答：由于被照体对X射线的吸收衰减,使透射出的X射线强度产生不均匀分布,由此形成X射线信息影像。

散射线对透射过被照体的X射线的强度分布规律没有影响,因此散射线不形成影像,只能给照片带来灰雾。

正确答案:B、C、D2-4关于光密度的定义,正确的说法是（）A.光密度为胶片乳剂膜在光的作用下致黑的程度B.光密度是由胶片乳剂曝光后,经冲洗还原出来的银颗粒沉积而形成的c.银颗粒沉积越多的地方,照片越黑,密度越高;反之亦然D.光密度值用照片阻光率的常用对数表示答：胶片感光层是感光灵敏的乳胶体薄层,在乳胶体中均匀地分布着卤化银微颗粒。

核磁共振实验报告

1、前言和实验目的核磁共振是指受电磁波作用的原子核系统在外磁场中磁能级之间发生共振跃迁的现象。

本实验的样品在外磁场中，外磁场使样品核能级因核自旋不同的取向而分裂，在数千高斯外磁场下核能级的裂距一般在射频波段，样品在射频电磁波作用下，粒子吸收电磁波的能量，从而产生核能级的跃迁。

1932年发现中子后，才认识到核自旋是质子自旋和中子自旋之和，质子和中子都是自旋角动量为2 的费米子，只有质子数和中子数两者或其一为奇数时，核才有非零的核磁矩，正是这种磁性核才能产生核磁共振。

核磁共振信号可提供物质结构的丰富信息，如谱线的宽度、形状、面积、谱线在频率或磁场刻度上的准确位置、谱线的精细结构、超精细结构、弛豫时间等，加之是对样品的无损测量，广泛的应用于分子结构的确定、液相和固相的动力学研究、医用诊断、固体物理学、分析化学、分子生物学等领域，是确定物质结构、组成和性质的重要实验方法。

核磁共振还是磁场测量和校准磁强计的标准方法之一，其不确定度可达001.0±%。

实验目的：（1）掌握核磁共振的实验原理和方法（2）用核磁共振方法校准外磁场B ，测量氟核的F g 因子以及横向驰豫时间2T2、实验原理如原子处在磁场中会发生能级分裂一样，许多原子核处在磁场中也会发生能级的分裂，因为原子核也存在自旋现象。

质子和中子都是自旋角动量等于2 的费米子，当质子数和中子数都为偶数时原子核的磁矩为0，当其一为奇数时原子核磁矩为半整数，当两个都为奇数时核磁矩为整数。

只有具有核磁矩的原子核才有核磁共振现象。

我们知道在微观世界里物理量都只能取分立的值，即都是量子化的。

原子核的角动量也只能取分立的值 )1(+=I I p ,I 为自旋量子数，取分立的值。

对于本实验用到的H 1和F 19，自旋量子数I 都为1/2。

沿z 方向的角动量为 m p z =，在这里m 只能取1/2或-1/2。

而自旋角动量不为0的核具有核磁矩p m e gp 2F =，考虑沿z 轴方向则有N z pZ mgF p m eG F ==2，其中以 γ==p z m e F 2为原子核磁矩的基本单位，pm e2=γ。

核磁共振资料ppt课件

随着共轭体系的增大，环电流效应增强，即环平面上、下的屏蔽效应增强，环平面上的去屏效应增强。
苯环上的6个p电子产生较强的感应磁场，质子位于去屏蔽区。苯环上的氢吸收峰出现在低场， δ值较大。苯氢较烯氢位于更低场（7.27ppm）。
cc
b a
a b
Br a
bc CH2CH3
c a
b
小结：
现以CH3CH2―I为例，讨论自旋偶合与自旋裂分作用：
Ha Hb Ha C C I
Ha Hb
首先，分析―CH3上的氢（以Ha表示）：它的邻近―CH2―上有两个H核（以Hb表示），Hb对Ha 的影响可表示如下：
∵ H核的自旋量子数I = 1/2，在磁场中可以有两种取向，即：
+ 1/2（以↑表示）和－1/2（以↓表示）这样，Hb的自旋取向的排布方式就有以下几种情况：
3）Ｉ＝1/2，3/2，5/2….的原子核: 1H，13C，19F，31P。原子核的电
荷均匀分布，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。
自旋角动量：
r = h I (I + 1) 2p
总结： I＝0、1/2、1……
（1）I = 0，ρ=0，无自旋，不能产生自旋角动量，不会产生共
核磁共振已成为最重要的仪器分析手段之一。
核磁共振成像技术
（Nuclear Magnetic Resonance Imaging 简称NMRI）
获取样品平面（断面）上的分布信息，
称作核磁共振计算机断层成象，也就是切片扫描方式。核磁共振手段可测定生物组织中含水量分布的图像，这实际上就是质子密度分布的图像。现已对生物组织的病变和其含水量分布的关系作过广泛的研究。病变会使组织中的含水量发生变化，所以，通过水含量分布的情况就可以把病变部位找出来。

核磁共振碳谱-教材

第三节核磁共振碳谱（13C-NMR）13C核与1H核一样也是磁性核，具有磁共振现象，遵循相同的核磁共振基本原理。

通过磁共振技术测得的有机化合物13C核共振信号谱图称为碳谱。

碳谱与氢谱一样是有机化合物结构解析的重要手段，但碳谱更具优越性。

有机化合物的不同环境碳信号谱宽为220ppm 左右，比氢谱约大20倍。

这意味着碳谱比氢谱更能表现出分子结构的微小差异。

例如胆固醇，通过氢谱除了能确定结构中有四个角甲基和连氧碳上的H-3质子以及双键上的H-6质子外，其余多个质子环境比较近似，化学位移十分相近，相互重叠在0.5~1.5ppm之间，形成复杂的叠加信号，难以解析。

而在全氢去偶碳谱中，则给出与结构中碳原子逐一对应的27个碳信号，从而提供了结构的重要骨架信息。

由于环状和链状化合物的骨架结构是有机化学研究的核心，因此碳骨架信息对有机化合物结构解析至关重要。

3.1化学位移标量和范围和氢谱一样，碳谱的化学位移为频率轴换成的无单位标量，以δ（ppm）为单位。

13C 核化学位移的测量也同1H核一样要采用标准化合物，通常是四甲基硅烷。

3.1.1 影响化学位移的因素13C核化学位移与其在分子中的化学环境有关，影响的大小用屏蔽系数σ表示，它包括i数种因素的加和：σi= σd+ σp+σa+σmσd是13C核外围的电子在外磁场感应下产生电流，形成一个方向与外磁场对抗的局部磁场，从而产生屏蔽。

核外电荷密度越大，该抗磁项的贡献越大，即13C 核的共振峰移向高场。

σp为各向异性即非球形的局部电子流产生的去屏蔽，与电子云密度、激发能量和键级等有关。

σa是邻近基团对13C 核产生的各向异性的屏蔽或去屏蔽效应。

σm是介质的屏蔽效应。

总之，除测试溶剂外，13C核化学位移主要与核外电子云密度有关。

具体来说，有机化合物中各类13C核的化学位移主要受下列因素影响：（1）杂化方式：sp3杂化的13C核信号出现在较高场，δC在0~100之间，sp2杂化13C 核信号出现在较低场，δC在100~200之间，sp杂化13C核信号的化学位移介于sp2和sp杂化13C信号之间，在δC70~130之间。

磁共振诊断学课件

磁共振成像参数
T2值：横向弛豫时间 T2WI: 重点显示组织T2值
的图像称为TWI
T2 Weighted Imaging 长TR(TR>2000ms) 长TE(TE>90ms )
第一章总论
第四节组织信号特点
T1WILeabharlann 水低信号脂肪
高信号
软组织（脑肌肉）
等信号
骨皮质
低信号
骨松质
等偏高
流动血液 SE
正常颅脑MR表现
正常颅脑MR表现
正常颅脑MR表现
正常颅脑MR表现
第三章胸部病变MR诊断
第一节胸部MRI检查基本情况
一；检查方法
1 患者准备及体位： 2 体部线圈： 3 心电图门控技术：
ECG中R波触发RF，确保信号才采集与心脏运动同步，同时控制R波后的延迟时间，获得心脏不同运动时相的MRI图象，以便判断心脏功能
低（无）
GRE（MRA）高
新鲜出血
等或低
陈旧出血
高
T2WI
高信号高信号等偏低低信号等偏低低（无）高高高
第一章总论
第五节临床应用
一：适应征
1 中枢神经系统各种病变（炎症肿瘤奇形变性血管性病变），优于CT
2 五官及颈部软组织病变 3 纵隔及心脏大血管病变 4 腹内实质器官及腹膜后血管病变 5 脊柱及四肢骨关节病变
假牙、发夹等），并更换检查服。
第二章中枢神经系统MR诊断
第一节 MRI检查方法
1 患者准备：去除一切金属异物 2 体位；仰卧 3 扫描方法：横断面/矢状面/冠状面 4 扫描序列：T1WI / T2WI / MRA 5 增强扫描；
第二章中枢神经系统MR诊断

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核磁共振的概念
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。
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范围
光区光谱类型
10-4～10-2nm
-ray
Mossbauer谱
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Discussion
(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；
• 固体核磁共振
不溶性的高分子材料、膜蛋白、刚性的金属及非金属材料
• 液体核磁共振
有机化合物，天然产物，生物大分子
• 核磁共振成像
临床诊断的成像、研究动植物形态的微成像、功能成像和分子成像。得知构成物体的原子核的位置
和种类，据此可以绘制成物体内部的精确立体图像。
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核磁共振的原理
需要解决的问题：
• 1946年哈佛大学Purcell小组和斯福大学Block 小组几乎同时观测了石蜡中质子的信号，1952 年获诺贝尔物理奖。
• 1951年发现化学位移现象。 • 1952年Hahn等发现自旋偶合现象，显示NMR技
术可用来研究分子结构。 • 1958年第一台30MHz(CW-30MHz)。
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0.000
0.928
0.946
0.965
1.394 1.375
1.902
1.921
1.940
4.026
4.314
4.332
4.350
7.647
7.704
8.877
019:24:27 8
7
6
5
4
3
2
1
0
ppm
4.25
19.72
13.23
14.10
0.50
32.57
10.30
5.33
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核磁共振的分类
分子转动能级电子自旋能级核自旋能级（磁诱导）
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• NMR是由磁性核受幅射而发生跃迁所形成的吸收光谱。研究最多、应用最广的是1H核的NMR，可用PMR或1H NMR表示。
• NMR给出的信息
√ ①化学位移：各种结构的1H、13C有不同的化学位移，对结构敏感。（有点像IR中的特征吸收）
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• 上世纪80年代是NMR迅速发展的十年。 • 1991年R.R.Ernst本人获诺贝尔化学奖。 • 2002年瑞士科学家维特里希(K.Wǜthrich）获
得诺贝尔化学奖。 • 2003 年诺贝尔生理学或医学奖授予了将核磁
共振(NMR)成像技术应用于医学诊断的两位科学家:美国物理学家保罗·劳特布尔(Paul C Lauterbur)和英国物理学家彼得·曼斯菲尔德 (Peter Mansfield)。
(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。
• 1965年提出快速FT变换方法。 • 1966年R.R.Ernst等实现了FT-NMR实验。将信号采
集由频率域→时域，使信号累加变得容易，大大提高NMR灵敏度，13C核的测量成为可能，这是一次革命。 • 利用不同的脉冲组合来加工核自旋体系的信息，获得特定的分子结构信息：驰豫时间，共振峰的分类（DEPT，INEPT） • 1971年J.J.Jeener首次引入二维谱的概念。 • 1974年R.R.Ernst小组首次成功地实现二维实验， NMR进入全新时代。
第四章核磁共振波谱法
nuclear magnetic resonance spectroscopy; NMR
★ 背景介绍 ★ 核磁共振基本原理 ★ 核磁共振与化学位移
★ 自旋偶合与自旋裂分
★ 谱图解析与化合物结构确定
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Background
NMR现象发现于1945年，发展迅速，已成为当代研究物质结构最有力的工具。
10-2～1 nm
X-ray X-光电子能谱
100～400nm
紫外光区紫外光谱
400～800nm
可见光区可见光谱
2.5～25m
红外光区红外光谱
(4000～400cm-1)
～1 cm
微波区
微波谱顺磁共振谱
50～500cm
射频区
核磁共振谱
(600～60MHz, 无线电波区）
跃迁类型
核能级跃迁核内层电子能级核外层电子（价电子或非键电子) 分子振动-转动
√ ②磁性核附近的取代情况及空间排列：通过偶合常数J和自旋－自旋裂分来判断。（IR谱中没有）
• 核磁共振谱中的每一个峰都有归属！
√③峰面积（积分高度）：
• a. 用于结构分析：各种化学环境相同的核（1H）的个数；
• b. 用于成分分析：由特征峰定量。 H1 solvent:aectone C4mimPF6 2004.12.13 T1 X=0.05 good
质量数（a）原子序数（Z）自旋量子（I）
例子
奇数偶数
奇或偶偶数
1 , 3 , 5 222
0
I

1 2
,1H
1
,
13C6 ,19F9 ,15N 7
I

3 2
,11B5
,
35
Cl17
,
I

5 2
,17
O8
12C6 ,16O8 ,32S16
偶数
奇数
1，2，3……
I 1, 2H1 ,14N 7 , I 3,10B5
一、原子核的自旋
atomic nuclear spin 二、核磁共振现象
nuclear magnetic resonance 三、核磁共振条件
condition of nuclear magnetic resonance
四、核磁共振波谱仪
nuclear magnetic resonance spectrometer
• 1.是不是所有的原子核
都具有核磁共振信号？
• 2.核磁共振信号是怎么产生的？
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原子核的自旋
若原子核存在自旋，产生核磁矩：
自旋角动量：
h 2
I(I 1)1)
1 H 2.79270 13C 0.70216
核磁子=eh/2M c；自旋量子数（I）不为零的核都具有磁矩，