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FD-PNMR-C型脉冲核磁共振实验仪使用说明(090421修订)
仪器使用说明
TEACHERS GUIDEBOOK
FD-PNMR-C
脉冲核磁共振实验仪
中国.上海复旦天欣科教仪器有限公司
Shanghai Fudan Tianxin Scientific Educational Instruments Co.,Ltd.
FD-PNMR-C 型脉冲核磁共振实验仪使用说明
一、概述
磁矩是由许多原子核所具有的内部角动量或自旋引起的。 1933 年,斯特恩(Stern)和艾斯特
曼(Estermann)对核粒子的磁矩进行了第一次粗略测定。美国哥伦比亚的拉比(Rabi)的实验室
在这个领域的研究中获得了进展。这些研究对核理论的发展起了很大的作用。
当受到强磁场加速的原子束加以一个已知频率的弱振荡磁场时原子核就要吸收某些频率的能
量,同时跃迁到较高的磁场亚层中。通过测定原子束在频率逐渐变化的磁场中的强度,就可测定原
子核吸收频率的大小。这种技术起初被应用于气体物质,后来通过斯坦福的布洛赫(Bloch)和哈
佛大学的珀塞尔(Puccell)的工作扩大应用到液体和固体。布洛赫小组第一次测定了水中质子的
共振吸收,而珀塞尔小组第一次测定了固态链烷烃中质子的共振吸收,两人因此获得了 1952 年的
诺贝尔物理学奖。自从 1946 年进行这些研究以来,由于核磁共振的方法和技术可以深入物质内部
而不破坏样品,并且具有迅速、准确、分辨率高等优点,所以得到迅速发展和广泛应用,现今已从
物理学渗透到化学、生物、地质、医疗以及材料等学科,在科研和生产中发挥了巨大的作用。
实验上观察核磁共振现象的方法一般分为连续波法(CW-NMR)和脉冲傅立叶变换法(FT-NMR)。
连续波核磁共振是连续施加单一频率的电磁波,在电磁波作用能与自旋系统弛豫效应达到平衡
时进行信号获取,因此只能激励某一频率的信号。为了实现拉莫尔频率和射频频率相等,实验上可
以采用两种方法:扫场法和扫频法。扫场法是固定射频频率不变,通过改变调场线圈的电流强度从
而改变自旋核所受到的场强来实现;扫频法是固定磁场强度不变,通过连续改变施加的电磁波频率
从而实现共振频率的满足。
脉冲傅立叶变换核磁共振采用脉冲射频场作用到核系统上,观察核系统对脉冲的响应,并利用
快速傅立叶变换(FFT)技术将时域信号变换成频域信号,这相当于多个单频连续波核磁共振波谱
仪在同时进行激励,因此在较大范围内就可以观察到核磁共振现象,并且信号幅值为连续波溥仪的
两倍,目前绝大部分核磁共振波谱仪采用脉冲法,而核磁共振成像仪则清一色地采用脉冲法。
由上海复旦天欣科教仪器有限公司生产的FD-PNMR-C型脉冲核磁共振实验仪在复旦大学物理实
验室多年研究的基础上改进提高完成,该仪器采用 DDS 数字合成技术作脉冲发射源,磁铁恒温采用
PID 控制技术,实验数据稳定可靠、测试方便、实验内容丰富,可以用于高等院校专业物理课程的
近代物理实验以及设计性研究性实验,也可以用于核磁共振基本参数测试使用。
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二、仪器简介
FD-PNMR-C 型脉冲核磁共振实验仪主要由恒温箱体(内装磁铁及恒温装置)、射频发射主机(含
调场电源)、射频接收主机(含匀场电源以及恒温显示)三部分构成。仪器外观如下图所示。另外
实验时还需要一台 PC 机。
图 1 FD-PNMR-C 型脉冲核磁共振实验仪装置
三、技术指标
1.调场电源 最大电流 0.5A 电压调节 0-6.00V
2. 匀场电源 最大电流 0.5A 电压调节 0-6.00V
3. 共振频率 20.000MHz
4. 磁场强度 0.470T左右
5. 磁极直径 100mm
6. 磁极间隙 20mm
10mm
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