原子核物理课件第一章.ppt

核磁共振应用 一些实际的应用 分子结构的测定 化学位移各向异性的研究 金属离子同位素的应用 动力学核磁研究 质子密度成像 T1T2成像 化学位移成像 其它核的成像 指定部位的高分辨成像 元素的定量分析 有机化合物的结构解析 表面化学 有机化合物中异构体的区分和确定 大分子化学结构的分析 生物膜和脂质的多形性研究 脂质双分子层的脂质分子动态结构 生物膜蛋白质——脂质的互相作用 压力作用下血红蛋白质结构的变化 生物体中水的研究 生命组织研究中的应用 生物化学中的应用 在表面活性剂方面的研究 原油的定性鉴定和结构分析 沥青化学结构分析 涂料分析 农药鉴定 食品分析 药品鉴定 一、原子中电子的磁矩 自旋磁矩： 轨道磁矩： 玻尔磁子 总磁矩： 1.3 原子核的磁矩 二、核的磁矩 1、核子的磁矩 质子： 核磁子 中子： 按常规： 实际上： 1.3 原子核的磁矩 2、核的磁矩： 在给定方向的投影值 mI = I，I–1，…，–I+1，–I 其最大投影 式中， 称为核的回转磁比，它与组成原子核的磁子的磁矩，核子在核中相对运动磁矩都有关系，因此 包含了核结构的信息。核磁矩是我们研究原子核结构的重要物理量。 1.3 原子核的磁矩 三、核磁矩的测量：核磁共振法 条件：I 已知，测gI 。 原理：待测样品置于均匀强磁场(1T=104Gs)中， 则产生附加能量 两子能级间可以跃迁，其选择定则为 △mI = 0，±1 相邻两能级差： △EI = gI?NB 1.3 原子核的磁矩 实验上： 在 的垂直方向上加一强度较弱的高频磁场，当其频率满足 h? = △EI 时，核会强烈吸收其能量（此现象即为核磁共振），则 gI = h? /?NB 只要测得了? 和B，即可求出gI。 1.3 原子核的磁矩 最初,核磁共振技术主要用于核物理研究方面,用它测量各种原子核的磁矩,误差仅是0. 003 %～0. 005 %; 迄今,它已广泛应用于化学、食品、医学、生物学、遗传学等学科领域,已成为在这些领域开展研究工作的有力工具,甚至是某些领域(如:化学、医学诊断、药物学等) 常规分析中不可缺少的手段。1985 年,维特里希等人公布了第一次利用NMR 法测定的溶液中蛋白质———蛋白酶抑制剂IIA ( proteinase inhibitor IIA) 的结构(如图 所示) 。1990 年用NMR 测定的蛋白质结构有23 个,而到1994 年一年测定的蛋白质结构数上升到100个。1997 年,维特里希应用NMR 方法测定的一种蛋白质———蛋白感染素(prion protein) 的结构。 在水溶液中,大约有一半的蛋白质链呈现出规则、紧密的 三维结构 ,而另一半则非常松 。目前,科学家已经利用这一方法绘制出15 %～20 %的已知蛋白质的结构。 1.3 原子核的磁矩 1.3 原子核的磁矩 返回上级菜单 前面已指出，原子核是接近于球形的。进一步的实验表明，大多数原子核的形状是偏离于球形不大的轴对称椭球。这一点由原子核具有电四极矩得到证明。 1.4 原子核的电四极矩 一、电荷分布系统在空间的电势 1、单极子势：点电荷q 的势场。 一个静止点电荷q 所激发的电场强度为 在距点电荷r 处的电势： 1.4 原子核的电四极矩 2、偶极子势：相距d的正负电荷q所形成的势场。 如图所示，体系的电偶极矩为 电偶极子产生的电势为 若d R，有 因此，这电偶极子产生的电势是 1.4 原子核的电四极矩 3、电荷分布系统在空间产生的电势 原子核有电荷Ze，这些电荷在核内的不同分布就产生不同的电势。如果核的电荷均匀分布于轴对称椭球形的核内，则它所产生的电势怎样呢？ 现在考察在原子核的对称轴z上Z0点的电势 ? 。 1.4 原子核的电四极矩 设核内 点的体积元d? 中的电荷密度为 ，并假设核内电荷均匀分布，则d? 在Z0 点的电势： 按勒让德函数