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1、核磁共振实验报告核磁共振实验报告应物应物 09030903 班班Administrator苏海瑞U200910218应用应用 09030903 班班王文广王文广U200910198U200910198核磁共振实验报告核磁共振实验报告一、实验目的一、实验目的 1 1了解核样共振的基本原理了解核样共振的基本原理2 2学习利用核磁共振测量磁场强度和原子核的学习利用核磁共振测量磁场强度和原子核的 g g 因子的方法因子的方法二、实验内容二、实验内容1 1在加不同大小扫场情况下仔细观察水样品的核磁共振现象，在加不同大小扫场情况下仔细观察水样品的核磁共振现象，记录每种情况下的共振峰形和对应的频率记录每种情
2、况下的共振峰形和对应的频率2 2仔细观察和判断扫场变化对共振峰形的影响，从中确定真正仔细观察和判断扫场变化对共振峰形的影响，从中确定真正能应永久磁铁磁场能应永久磁铁磁场B0的共振频率，并以此频率和质子的公认旋磁比的共振频率，并以此频率和质子的公认旋磁比值值 267.52MHz/T计算样品所在位置的磁场计算样品所在位置的磁场B03 3根据记录的数据计算扫场的幅度根据记录的数据计算扫场的幅度4 4研究射频磁场的强弱对共振信号强度的影响研究射频磁场的强弱对共振信号强度的影响5 5观察聚四氟乙烯样品的核磁共振现象，并计算氟核的观察聚四氟乙烯样品的核磁共振现象，并计算氟核的 g g 因子因子三、实验原理
3、三、实验原理1 1核磁共振现象与共振条件核磁共振现象与共振条件原子的总磁矩原子的总磁矩j和总角动量和总角动量Pj存在如下关系存在如下关系对于自旋不为零的原子核，对于自旋不为零的原子核，核磁矩核磁矩j和自旋角动量和自旋角动量Pj也存在如下也存在如下关系关系按照量子理论，按照量子理论，存在核自旋和核磁矩的量子力学体系，存在核自旋和核磁矩的量子力学体系，在外磁场在外磁场B0中能级将发生赛曼分裂，相邻能级间具有能量差中能级将发生赛曼分裂，相邻能级间具有能量差E，当有外界条，当有外界条 1/7 1/7应用应用 09030903 班班王文广王文广U200910198U200910198件提供与件提供与E相
4、同的磁能时，相同的磁能时，将引起相邻赛曼能级之间的磁偶极跃迁，将引起相邻赛曼能级之间的磁偶极跃迁，比如赛曼能级的能量差为比如赛曼能级的能量差为E h=B0h的氢核发射能量为的氢核发射能量为h的光子，当的光子，当2B0h时，氢核将吸收这个光子由低塞曼能级跃迁到高塞曼能级，时，氢核将吸收这个光子由低塞曼能级跃迁到高塞曼能级，2这种共振吸收跃迁现象称为“核磁共振”这种共振吸收跃迁现象称为“核磁共振”由上可知，核磁共振发生和条件是电磁波的圆频率为由上可知，核磁共振发生和条件是电磁波的圆频率为 2 2用扫场法产生核磁共振用扫场法产生核磁共振在实验中要使在实验中要使h=B0h得到满足不是容易的，因为磁场不
5、是容易控得到满足不是容易的，因为磁场不是容易控2制，因此我们在一个永磁铁制，因此我们在一个永磁铁B0上叠加一个低频交谈磁场上叠加一个低频交谈磁场B Bmsint，使氢质子能级能量差使氢质子能级能量差h调节射频场调节射频场B0 Bmsint有一个变化的区域，有一个变化的区域，2的频率的频率，使射频场的能量使射频场的能量h能进入这个区域，能进入这个区域，这样在某一瞬间等式这样在某一瞬间等式hB0 Bmsint总能成立。如图，总能成立。如图，2由图可知，由图可知，当共振信号非等间距时共振点处当共振信号非等间距时共振点处未知，无法利用等式求出未知，无法利用等式求出B0的值的值hB0 Bmsint，Bm
6、sint2调节射频场的频率调节射频场的频率使共振信号等间距时，使共振信号等间距时，共振点处共振点处Bmsint=0，h=值便可求出值便可求出四、实验装置四、实验装置B0h，B0的的2示波器、边限振荡器、频率计、电源、样品、扫场线圈、永久磁示波器、边限振荡器、频率计、电源、样品、扫场线圈、永久磁 2/7 2/7应用应用 09030903班班王文广王文广U200910198U200910198铁、频率计铁、频率计五、实验过程五、实验过程 1 1实验准备实验准备 2 2观察现象观察现象 3 3测量共振频率测量共振频率六、实验记录和数据处理六、实验记录和数据处理 1 1加不同扫场观察核磁共振加不同扫场
7、观察核磁共振这里用的样品是水，观察质子的核磁共振这里用的样品是水，观察质子的核磁共振记当共振信号出现共振点的频率为记当共振信号出现共振点的频率为f1当共振信号等间距时共振点频率当共振信号等间距时共振点频率f2当共振信消失时共振点的频率为当共振信消失时共振点的频率为f3扫场电压扫场电压(V)(V)1001007575505025255 5B hB1 1 由公式由公式h=200f1MHzf2MHzf3MHz2可计算出可计算出B0的值的值数据中共振信号等间隔时的共振频率相差不大，数据中共振信号等间隔时的共振频率相差不大，这应该是由实验这应该是由实验仪器造成的我们在计算仪器造成的我们在计算B0的时候取
8、的时候取 的平均值的平均值=f2i24.670MHzi 152 2 计算扫场的幅度计算扫场的幅度 3/7 3/7值后随着射频磁场的增强而减弱。值后随着射频磁场的增强而减弱。3 3观察聚四氟乙烯样品的核磁共振现象，并计算氟核的观察聚四氟乙烯样品的核磁共振现象，并计算氟核的 g g 因子因子水样品的共振信号聚四氟乙烯的共振信号水样品的共振信号聚四氟乙烯的共振信号在实验过程中，在实验过程中，调出聚四氟乙烯的共振信号比较麻烦，调出聚四氟乙烯的共振信号比较麻烦，因为氟原子的因为氟原子的共振信号比较弱，共振信号比较弱，这一点可以由以上两幅图像对比可以看出，这一点可以由以上两幅图像对比可以看出，水样品水样品的共振信号非常明显，而聚四氟乙烯的共振信号很弱。的共振信号非常明显，而聚四氟乙烯的共振信号很弱。在实验得到的聚四氟乙烯的共振频率为在实验得到的聚四氟乙烯的共振频率为MHz，计算得到的氟的计算得到的氟的 g g 因子为因子为