核磁共振Nuclear MagneticResonance:NMR22:27:40
22:27:40 核磁共振 Nuclear Magnetic Resonance; NMR
一、核磁共振的发展历史1939年，拉比Nobelprice in physics在原子束实验中首1952次观察到了核磁共振现象。但在常态下再现NMR实验的是1946年布洛赫和珀塞尔独立的完成的。他EdwardPurcellFelixBlochStanfordHarvard们于1952年获得诺贝尔物理奖22:27:40
22:27:40 一、核磁共振的发展历史 ❖ 1939年，拉比 在原子束实验中首 次观察到了核磁共 振现象。 ❖ 但在常态下再 现NMR实验的是1946 年布洛赫和珀塞尔 独立的完成的。他 们于1952年获得诺 贝尔物理奖
1945-1951年间，化学位移和自旋偶合的发现，出现了NMR技术在化学方面的应用。1953年世界上第一台商品化NMR谱仪1964年世界上第一台超导磁场的NMR谱仪1971年世界上第一台脉冲傅立叶变换NMR谱仪22:27:40
22:27:40 1945-1951年间，化学位移和自旋偶合的发现， 出现了NMR技术在化学方面的应用。 1953年 世界上第一台商品化NMR谱仪. 1964年 世界上第一台超导磁场的NMR谱仪 1971年 世界上第一台脉冲傅立叶变换NMR谱仪
二、什么是核磁共振一部分核子可以吸收电磁辐射的能量，从低能级跃迁到高能级，并且很快会达到新的平衡状态，这个现象就叫做“核磁共振”。在这个过程中，由于核子吸收电磁辐射的能量，就产生了微弱信号，使我们可以观察到“核磁共振现象。通常人们所说的核磁共振指的是利用核磁共振现象获取分子结构、人体内部结构信息的技术。22:27:40
22:27:40 二、什么是核磁共振 一部分核子可以吸收电磁辐射的能量，从低 能级跃迁到高能级，并且很快会达到新的平衡 状态，这个现象就叫做“核磁共振”。在这个 过程中，由于核子吸收电磁辐射的能量，就产 生了微弱信号，使我们可以观察到“核磁共振” 现象。 通常人们所说的核磁共振指的是利用核磁共 振现象获取分子结构、人体内部结构信息的技 术
并不是是所有原子核都能产生这种现象，原子核能产生核磁共振现象是因为具有核自旋原子核自旋产生磁矩，当核磁矩处于静止外磁场中时产生能级分裂。在交变磁场作用下，自旋核会吸收特定频率的电磁波，从较低的能级跃迁到较高能级22:27:40
22:27:40 并不是是所有原子核都能产生这种现象，原 子核能产生核磁共振现象是因为具有核自旋。 原子核自旋产生磁矩，当核磁矩处于静止外磁 场中时产生能级分裂。在交变磁场作用下，自 旋核会吸收特定频率的电磁波，从较低的能级 跃迁到较高能级
三、核磁共振的基本原理1根据量子力学原理，原子核与电子一样，也具有自旋角动量，其自旋角动量的具体数值由原子核的自旋量子数决定，实验结果显示：质量数和质子数均为偶数的原子核，自旋量子数为0质量数为奇数的原子核，自旋量子数为半整数质量数为偶数，质子数为奇数的原子核，自旋量子数为整数迄今为止，只有自旋量子数等于1/2的原子核，其核磁共振信号才能够被人们利用，经常为人们所利用的原子核有：1H、11B、13C、170、19F、31P22:27:40
22:27:40 三、核磁共振的基本原理 1.根据量子力学原理，原子核与电子一样，也具有自 旋角动量，其自旋角动量的具体数值由原子核的自旋 量子数决定，实验结果显示: 质量数和质子数均为偶数的原子核，自旋量子数为0 质量数为奇数的原子核，自旋量子数为半整数 质量数为偶数，质子数为奇数的原子核，自旋量子 数为整数 迄今为止，只有自旋量子数等于1/2的原子核，其核 磁共振信号才能够被人们利用，经常为人们所利用的 原子核有： 1H、11B、13C、17O、19F、31P
2、共振发生的条件(1）核有自旋(磁性核)；(2）外磁场，能级分裂;(3)照射频率与外磁场的比值vo/H= /(2元）（磁旋比；H外磁场强度）。22:27:40
22:27:40 2、共振发生的条件 ❖ (1) 核有自旋(磁性核)； ❖ (2)外磁场,能级分裂; ❖ (3)照射频率与外磁场的比值0/H0 = /(2 ) （ 磁旋比； H0外磁场强度）
（1）原子核的自旋：AtomicNuclearSpin原子核和电子一样，如果放在外磁场中存在自旋从而有自旋角动量（p）和磁矩μ旋进轨道一自旋轴一自旋的质子22:27:40
22:27:40 （1）原子核的自旋:Atomic Nuclear Spin H0 旋进轨道 自旋轴 自旋的质子 原子核和电子一样,如果放在外磁场中存在自旋. 从而有自旋角动量(ρ)和磁矩μ
核的自旋角动量（β）是量子化的，不能任意取值，可用自旋量子数（）来描述。hp=/I(I +1)I：核的自旋量子数。I=0、1/2、1...2元h：普朗克常数。I= 0,p=0，无自旋，不能产生自旋角动量，不会产生共振信号。只有当I>0时，才能发生共振吸收，产生共振信号。22:27:40
22:27:40 核的自旋角动量(ρ)是量子化的，不能任意取 值，可用自旋量子数(I)来描述。 2 ( 1) h = I I + I：核的自旋量子数。I=0、1/2、1. h：普朗克常数 。 I = 0， ρ=0， 无自旋，不能产生自旋角动量， 不会产生共振信号。只有当I ＞ O时，才能发 生共振吸收,产生共振信号
（2）核磁矩在外场中的能级分裂在有外磁场存在的时候，角动量在磁场方向的投影是量子化的，因角动量投影而产生了附加能量系统将发生塞曼分裂，相邻能级之间会产生能量差对于原子核（氢核），自旋量子数=1/2，两种取向（两个能级）：(i)与外磁场平行，能量低，磁量子数m=十1/2;(i)与外磁场相反，能量高，磁量子数m=一1/2;22:27:40
22:27:40 （2）核磁矩在外场中的能级分裂 ❖ 在有外磁场存在的时候，角动量在磁场方向的 投影是量子化的，因角动量投影而产生了附加能量， 系统将发生塞曼分裂，相邻能级之间会产生能量差. 对于原子核（氢核），自旋量子数 I=1/2，两种取向 （两个能级）： ❖ (i)与外磁场平行，能量低，磁量子数ｍ＝＋1/2; ❖ (ii)与外磁场相反，能量高，磁量子数ｍ＝－1/2;