1、成績 西安交通大學實驗報告 第 1 頁（共 5 頁）課程：_近代物理實驗_實 驗 日 期 ： 年 月 日專業班號_ _組別_交報告日期： 年 月 日姓 名_Bigger _學號_ _報 告 退 發 ： （訂正、重做）同 組 者_ _教師審批簽字：實驗名稱：核磁共振一、 實驗目的1了解核磁共振的原理與應用；2掌握連續波核磁共振的儀器結構和實驗方法；3. 測量磁感應強度和旋磁比。二、 實驗原理根據磁共振原理，觀察核磁共振現象，需要有一個均勻的磁場和一個角頻率為的旋轉磁場，并且滿足 ，稱為旋磁比。對于氫核，焦耳特斯拉，焦耳秒，可計算出氫核旋磁比兆赫特斯拉，故 式中頻率的單位為兆赫，由式(2)可見，當

2、發生氫核磁共振時，測出旋轉磁場的頻率，就可確定未知磁場的大小，這就是NMR方法測量磁場的原理。根據式(1)，觀察磁共振吸收信號有兩種方法。一種是掃頻法，即磁場固定，讓高頻磁場角頻率連續變化并通過共振區，當時，出現共振吸收峰；另一種方法是掃場法，即把高頻磁場角頻率固定，讓磁場連續變化并通過并振區，當時，出現共振吸收峰。因掃場法在技術上較簡單，本實驗用掃場法，掃場電流為50Hz，對應掃場磁場，該磁場迭加在靜磁場上，即 當滿足磁共振條件時，就觀察到NMR信號。見圖1所示。為共振磁場，掃場每一周內，可觀察到的共振吸收峰不超過兩個。根據布洛赫穩態條件，靜磁場變化(掃場)通過共振區所需時間遠大于馳豫時間和

3、，這是在示波器上可觀察到穩態共振吸收信號。如果掃場速度遠非足夠慢，不滿足穩態條件，則觀察到帶有“尾波”的共振吸收信號。可以這樣理解，當磁共振時，磁化強度矢量突然偏離方向，產生吸收峰。當或時，磁共振消失，而將圍繞以螺旋方式恢復到方向。在這個過程中在垂直于平面的分量上，它使射頻線圈產生的感應電動勢是逐漸衰減的，因而在示波器上出現“尾波”。 圖1 NMR信號 圖2 穩態信號和帶有“尾波”的信號三、 實驗儀器NMR實驗裝置原理圖如圖3所示。圖3實驗裝置圖靜磁場由永磁體產生，并配以掃場線圈對，NMR電源供給50Hz可調的掃場電壓，并供給探測器電源；探測器包括邊限振蕩器和檢波放大電路，探頭是裝有樣品的振蕩

4、線圈，也是探測線圈；樣品為水和聚四氟乙烯，核磁共振是對水中的氫核和聚四氟乙烯中的氟核而言；示波器用來觀察共振信號。四、 實驗步驟1質子NMR信號的觀察按圖3連接線路，把裝有水樣品探頭置于固定磁場中心處，并使探頭線圈軸線與垂直。緩慢改變、和，直到示波器出現共振吸收信號，然后改變、和的大小，觀察共振信號的位置、形狀的變化并討論。2磁場測量使示波器上共振吸收信號等距,利用頻率計測定NMR射頻場的頻率，由式(2)就可求得未知場的大小。用毫特拉計測出，并與NMR法結果相比較。3氟核()旋磁比的測量當兩種核對應同一大小靜磁場發生共振時，由式(1)可得分別調出射頻和，若已知一種核的旋磁比，就可求得另一種核的

5、旋磁比。用氫核()作標準，測定氟核()的旋磁比。五、 實驗數據記錄與處理等間距頻率/MHz重合頻率/MHz磁場實驗強度/mT磁場理論強度/mT誤差交變磁場幅度/T1號H20.28820.303426.6476.610.5%3.52410-42號H20.28620.320426.2476.510.6%7.98710-43號H20.28220.317425.8476.410.7%8.22210-43號F19.07919.097421.5/4號H20.28720.319425.4476.510.7%7.51710-45號H20.28620.315426.1476.510.6%6.81210-46號H

6、20.28320.315423.1476.411.2%7.51710-4氟核的旋磁比：交變磁場的幅度計算：（以樣品1為例，其它計算結果均在表格中）六、 思考題1掃場(調制磁場)和旋轉磁場是一回事嗎？它們在觀測取NMR信號中各起什么作用？答：不是一回事。掃場是為了使得電磁波能量子與塞曼能級間隔相等，從而使氫核吸收能量子發生躍遷，也就發生了核磁共振的吸收現象。但由于兩個能級之間能差很小，而NMR的訊號正是依靠這些微弱過剩的低能態核吸收射頻電磁波的輻射躍遷到高級產生的。此時就需要旋轉磁場，使高能態的核將能量轉移給周圍的分子，使共振吸收信號更連續，更明顯。2測量靜磁場時，為何要求示波器上NMR信號之間等距?此時，若改變掃場的大小，信號間距是否變化?試繪圖說明。答：此時才能保證在軸上，波節點之間是等間距的。若改變掃場大小，間距不會改變，只會改變振幅大小。七、 誤差分析1) 交變磁場的頻率會在某些時刻發生突變，破壞波形。本實驗誤差均在10%左右，此儀器誤差占主要影響因素。2) 實驗時示波器波形極易發生跳動，使我們難以精確判斷何時等間