核磁共振实验报告.docx

范文范例 精心整理 核磁共振 实验报告 一、实验目的与实验仪器 实验目的 了解核磁共振的基本原理； 学习利用核磁共振校准磁场和测量因子g 的方法： 掌握利用扫场法创造核磁共振条件的方法，学会利用示波器观察共振吸收信号； 测量 19F 的g 因子。 N 实验仪器 NM-Ⅱ型核磁共振实验装置，水样品和聚四氟乙烯样品。 探测装置的工作原理:图一中绕在样品上的线圈是边限震荡器电路 的一部分，在非磁共振状态下它处在边限震荡状态（即似振非振的状态），并把电磁能加在样品上,方向与外磁场垂直。当磁共振发生时，样品中的 粒子吸收了震荡电路提供的能量使振荡电路的Q 值发生变化，振荡电路产生显著的振荡，在示波器上产生共振信号。 二、实验原理 （要求与提示：限 400 字以内，实验原理图须用手绘后贴图的方式） 原子核自旋角动量不能连续变化，只能取分立值即： P = 其中 I 称为自旋量子数，I=0，1/2，1，3/2，2，5/2，…本实验涉及的质子和氟核 F19 的自旋量子数I 都等于 1/2。类似地原子核的自旋角动量在空间某一方向，例如z 方向的分量不能连续变化，只能取分立的数值 自旋角动量不为零的原子核具有与之相联系的核自旋磁矩， 其大小为： word 完美格式 范文范例 精心整理 ? ? g e P 2M 其中 e 为质子的电荷，M 为质子的质量，g 是一个由原子核结构决定的因子，对不同种类的原子核g 的数值不同，g 成为原子核的g 因子。由于核自旋角动量在任意给定的z 方向的投影只可能取（2I+1）个分立的数值，因此核磁矩在z 方向上的投影也只能取（2I+1）个分立 的数值： 原子核的磁矩的单位为： ? ? g e p z 2M z ? g e? m 2M ? ? e? N 2M 当不存在外磁场时，原子核的能量不会因处于不同的自旋状态而不同。通常把 B 的方向规定为 z 方向，由于外磁场B 与磁矩的相互作用能为： E ? ?? ? B ? ?? z B ? ??P B ? ??m?B z 核磁矩在加入外场B 后，具有了一个正比于外场的频率。量子数 m 取值不同，则核磁矩的能量也就不同。原来简并的同一能级分裂为(2I+1)个子能级。不同子能级的能量虽然不同， 但相邻能级之间的能量间隔 却是一样的，即： ?E ? ??B 而且，对于质子而言，I=1/2，因此，m 只能取m=1／2 和 m= -1/2 两个数值。简并能级在磁场中分开。其中的低能级状态,对应 E =-mB，与场方向一致的自旋，而高的状态对应于 1 E =mB，与场方向相反的自旋。当核自旋能级在外磁场B 作用下产生分裂以后，原子核在不 2 同能级上的分布服从玻尔兹曼分布。 若在与B 垂直的方向上再施加一个高频电磁场（射频场），且射频场的频率满足一定条件时, 会引起原子核在上下能级之间跃迁。这种现象称为共振跃迁（简称共振）。 发生共振时射频场需要满足的条件称为共振条件： ? ? ? B 2? 如果用圆频率ω=2πν 表示，共振条件可写成：? ? ?B word 完美格式 范文范例 精心整理 通过测量质子在磁场B 中的共振频率 ν ?H ? H 2? 可实现对磁场的校准，即： B ? ? H H ? H 2? 常用γ/2π值表征)或 g 因子。 三、实验步骤 （要求与提示：限 400 字以内） 观察掺杂有三氯化铁的水样品中质子的的核磁共振信号并测量与永磁体磁感应强度 B 0 对应的共振频率 将边限震荡器盒上的样品小心地从永磁铁上的插槽放入永磁铁中。（注意不要碰掉样品 的铜皮） 将边限振荡器的“检波输出”接示波器的“CH1”端，置示波器的“方式”为CH1。 将边限振荡器的“频率测试”端接多功能计数器的“输入A”。 将调压器插头接入 220V 市电插座。 调节边线振荡器的“频率调节”旋钮，使示波器上出现共振信号。 固定提供扫场的调压器输出电压为 100V ,调节边限振荡器的“频率调节”旋钮改变边 限振荡器的频率ν，观察示波器上共振信号的变化，任取三个不同波形画下，并记下相 应的扫场电压V，变边限振荡器频率ν（由频率计读出）值。 固定边线振荡器的频率ν，改变调压器的输出值V (100V), 观察示波器上共振信号的变化，对共振信号波形随V，ν，变化的现象。 将样品放入永磁铁的磁场最强处，可左右移动边线振荡器铁盒，观察示波器上共振信号波形，当波形尾波最多时样品即在磁场最强处。记下此时标尺的刻度值。 置示波器扫描时间为 5ms/div,调节边线振荡器的“频率调节”旋钮使共振信号等间距 （间隔为 10ms）。 读频率计记下此时的频率值。 保持这时的扫场幅度不变，调节射频场的频率，使共振先后发生在处，这时左图对应的水平线将分别与正选波的峰顶与谷底相切，即共振分别发生在正选播的峰顶和谷底附 近