材料现代分析方法 15 部分分析方法简介.pdf

第十八章 部分分析方法简介 简要介绍 第一节 核磁共振谱法 第二节 穆斯堡尔谱法 第三节 激光拉曼光谱法 第四节 扫描隧道显微镜与原子力显微镜 第五节 场发射、场离子显微镜与原子探针 第一节 核磁共振谱法 核磁共振谱是利用物质原子核本身性质的差异进行分析的。 射频谱域的电磁辐射能量与核磁能级跃迁相适应。 以合适的射频波照射处于外磁场B中具有磁矩的核，处于低能态的核 将吸收射频能量而跃迁至高能级，这种现象称为核磁共振 （NMR）， 其吸收光谱即为核磁共振谱。 NMR分析和研究的对象：含具有磁矩的核（自旋量子数不为0）的液 体和固体。 一、核磁共振谱法基础 1．核自旋角动量 （P ） I 核自旋角动量P 的大小（绝对值）P 为 I I 1-31 P I I I (+ 1) h 2 ．核自旋量子数（I ） 描述核自旋运动的量子数I 与原子核的质子数和中子数有关，有下列3 种情况（参见表1-4）： （1）偶-偶核（质子数和中子数均为偶数），自旋量子数I=0 。例如： 12 16 32 C、 O、 S等。 （2 ）奇-偶核（质子数和中子数一为奇数，一为偶数），自旋量子数I 为半整数。例如：1 13 15 17 19 35 H 、 C、 N 、 O、 F 、 Cl等，其自旋量子数I分 别为1/2、1/2、1/2、5/2、1/2、3/2等。 （3 ）奇-奇核(质子数和中子数都为奇数) ，自旋量子数I 为整数。例 如：2 14 10 H 、 N 、 B等，其自旋量子数I分别为1、1、3等。 3 ．核磁矩（μ ） I 原子核的自旋运动产生磁场，其磁性可用核磁矩μ描述，μ和P 的关 I I I 系为 μ=γP （1-33） I I I 在外磁场中，自旋角动量在z轴上的分量大小（即投影）PIz 只能取一 些不连续的数值，P 与核自旋磁量子数m 的关系为 Iz I P =m ħ Iz I m =I ，I-1，…，-I ，有2I+1个数值，因此P 也有2I+1个数值。 I Iz 核磁矩（μ ） I 同样，核磁矩在外磁场方向上的投影μ 也只有2I+1个取值，即 Iz μ=γP =γ m ħ （18-1） I I Iz I I 1 如质子( H) ，I