核磁共振 近代物理实验.ppt

周丽霞 近代物理实验 （Nuclear Magnetic Resonance，NMR） 核磁共振 布洛赫（Felix Bloch）1905-1983瑞士裔美国人斯坦福大学理论和实验物理学家因发现水的核磁共振现象获1952年诺贝尔物理学奖　　　　 珀塞尔（Edward Purcell）1912-1997美国麻省理工学院实验物理学家因发现石蜡的核磁共振现象获1952年诺贝尔物理学奖 恩斯特（Richard Robert Ernst）1933- 瑞士科学家，因发明傅立叶变换核磁共振分光法和二维核磁共振技术而获1991年诺贝尔化学奖 【核磁共振技术的应用】 核磁共振成像仪 肝癌病燥的核磁共振图像 2、医学运用 帕金森氏症、阿尔茨海默氏症、癌症等疾病诊断 3、地质勘探 测定地层中水分布信息 1、核磁共振频谱学 分子结构测定 【实验目的】 1、掌握核磁共振的基本原理和实验方法。 2、分析各种因素对核磁共振现象的影响。 3、观察几种物质的核磁共振现象，学习测量核磁共振的方法。 【实验原理】 原子核具有自旋磁矩，核磁矩与外磁场B0的相互作用能为 原来的一个能级分裂为2I+1个次能级（塞曼分裂），相邻次能级间的能量差为 在稳恒的外磁场B0作用下，如果存在一个与B0和总的核磁矩组成的平面相垂直的旋转磁场B1，当B1的角频率等于ω0时，原子核将吸收此旋转磁场的能量，实现能级间的跃迁，即发生核磁共振。 【实验装置】 图7-1-1 核磁共振实验装置 总磁场为B=B0+ 。 为扫场 【核磁共振信号】 图7-1-2（a）核磁共振信号 图7-1-2（b）等间隔核磁共振信号 图7-1-3 瞬时共振吸收信号 【实验内容】 1．方案一（约需4课时） （1）分析磁场不均匀性对核磁共振信号的影响。 （2）测定CuSO4水溶液和纯水的核磁共振横向弛豫时间T2，分析顺磁离子的弛豫效应。 （3）测定氢核和氟核的g因子。 （4）观察和分析纯水、水溶液、HF和甘油的核磁共振信号幅度和半高宽的差异。 （5）自带样品观察其核磁共振信号。 2．方案二（约需6课时） （1）观察和分析扫场幅度和射频信号幅度对核磁共振信号形状的影响。 （2）分析磁场空间的不均匀性对谱线半高宽的影响。 （3）观察和分析不同浓度CuSO4水溶液核磁共振谱线形状上的差异，测定横向弛豫时间T2。 （4）研究不同浓度酒精核磁共振谱线在形状上的差异。 【实验内容】 【预习问题】 1、什么是核磁共振？哪些物质中可以观察到核磁共振现象？实验中是怎么观 察核磁共振的？ 2、调制磁场的作用是什么？没有调制磁场能否观察到共振信号？为什么？ 3、阅读实验资料，结合实验比较内扫法和移相法的异同点。 4、阅读实验资料，结合实验分析磁场空间分布不均匀性对共振信号的影响。 5、概述边限振荡器的原理。 6、CuSO4水溶液和纯水的核磁共振信号有何区别？ 7、如何调节才能观察到HF中H核和F核的核磁共振信号？ 8、甘油的核磁共振信号的精细结构如何？