54.2核磁共振的基本原理 核磁共振( Nuclear Magnetic Resonance简称NR)是研究物质结构的一个非常重要的 工具。它是在1946年由哈佛大学的珀塞尔(E.M. Purcell)和斯坦福大学的布洛赫(F Bloch)两个研究小组首次各自独立观察到核磁共振信号而正式诞生。50年代初就有了连续 波核磁共振谱仪,到了60年代出现了脉冲傅立叶( Fourier)变换MR技术(PFT-NR)和 磁场超导化技术。随着核磁共振理论的不断发展和完善,再加上计算机技术的飞速发展, 则到了70年代后期和80年代则又有了多维核磁共振技术(2DNMR,3DNMR等)和其他许多 新的实验方法。磁场强度亦越来越高,目前800MHZ的商品谱仪已经问世。随着科技的发 展,核磁共振技术在物理、化学、生物、医学、材料等硏究领域中的应用越来越广和深 4.2.1核磁共振现象 由上节所知,外磁场B作用在自旋量子数为Ⅰ的原子核上,由于外磁场与核磁矩的作 用,使能量简并的(2H+1)种不同取向核磁矩分裂成(2P+1)个能量间隔为gANB0的不同能 级,其能量值如(4.1.13)式所示 H1·B0=-m1gN4NB0 (4.2.1) 由于核磁能级之间的跃迁选律是Mm=±1,即在相邻能级之间跃迁,其能量之差为 △E=gNHB0=yhB0 (4.2.2) 若一个频率适当的电磁波辐射到磁场中的样品上,能量恰好等于该核的两个相邻能级的 差,即ⅳν=ΔE,那么就可观察到此原子核从低能级到相邻高能级的跃迁,这种跃迁称为 核磁共振,所吸收的电磁波的频率是 V=AE/h=gNA Bo/h=yB/2T (4.2.3) 如果外磁场强度B0为1T,这时H的核吸收频率是 v=(26.7519×107×1)/2r=426MHz 这个频率处于电磁波的射频部分 核磁共振(NR)谱就是描述在不同电磁波频率下的核磁共振吸收情况。最常见的核 磁共振谱是H核磁共振谱和弋℃核磁共振谱。H核磁共振谱又可写为pmr即质子磁共振谱 ( Proton magnetic resonance),或HNR。 表4.2.1给出了一些核的性质,如自旋量子数、自然丰度,绝对灵敏度等。§4.2 核磁共振的基本原理 核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance 简称 NMR)是研究物质结构的一个非常重要的 工具。它是在 1946 年由哈佛大学的珀塞尔(E. M. Pucell)和斯坦福大学的布洛赫(F. Bloch)两个研究小组首次各自独立观察到核磁共振信号而正式诞生。50 年代初就有了连续 波核磁共振谱仪，到了 60 年代出现了脉冲傅立叶（Fourier）变换 NMR 技术（PFT-NMR）和 磁场超导化技术。随着核磁共振理论的不断发展和完善，再加上计算机技术的飞速发展， 则到了 70 年代后期和 80 年代则又有了多维核磁共振技术(2D-NMR, 3D-NMR 等)和其他许多 新的实验方法。磁场强度亦越来越高，目前 800 MHZ 的商品谱仪已经问世。随着科技的发 展，核磁共振技术在物理、化学、生物、医学、材料等研究领域中的应用越来越广和深 入。 4.2.1 核磁共振现象 由上节所知，外磁场 B0 作用在自旋量子数为 I 的原子核上，由于外磁场与核磁矩的作 用，使能量简并的(2I+1)种不同取向核磁矩分裂成(2I+1)个能量间隔为 g N  N B0 的不同能 级，其能量值如（4.1.13）式所示 E  I z B0 = −mI g N  N B0 = −  （4.2.1） 由于核磁能级之间的跃迁选律是 mI = 1 ，即在相邻能级之间跃迁，其能量之差为 E gN N B0 B0  =  =  (4.2.2) 若一个频率适当的电磁波辐射到磁场中的样品上，能量恰好等于该核的两个相邻能级的 差，即 h = E，那么就可观察到此原子核从低能级到相邻高能级的跃迁，这种跃迁称为 核磁共振，所吸收的电磁波的频率是  = E / h = gN  N B0 / h =  B0 / 2 （4.2.3） 如果外磁场强度 B0 为 1T，这时 1H 的核吸收频率是  =（26.75191071）/ 2= 42.6 MHz 这个频率处于电磁波的射频部分。 核磁共振（NMR）谱就是描述在不同电磁波频率下的核磁共振吸收情况。最常见的核 磁共振谱是 1 H 核磁共振谱和 13C 核磁共振谱。1 H 核磁共振谱又可写为 pmr 即质子磁共振谱 (Proton magnetic resonance)，或 1 H NMR。 表 4.2.1 给出了一些核的性质，如自旋量子数、自然丰度，绝对灵敏度等