核磁共振实验报告

1、应物0903班核磁共振实验报告王文广苏海瑞U200910198U200910218核磁共振实验报告一、实验目的1 .了解核样共振的基本原理2. 学习利用核磁共振测量磁场强度和原子核的 g因子的方法二、实验内容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， 记录每种情况下的共振峰形和对应的频率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 能应永久磁铁磁场Bo的共振频率，并以此频率和质子的公认旋磁比值267.52MHz/T计算样品所在位置的磁场B。3. 根据记录的数据计算扫场的幅度4. 研究射频磁场的强弱对共振信号强度的影响5. 观察聚四氟乙烯样品的核磁共振现象，并计算氟

2、核的g因子三、实验原理1.核磁共振现象与共振条件r原子的总磁矩j和总角动量Pj存在如下关系2 g-旦片e为朗德因子，e me是电子电荷和质量，b称为玻尔磁子, 为原子的旋磁比r对于自旋不为零的原子核，核磁矩rj和自旋角动量Pj也存在如下关系gN 2叫2gN -P按照量子理论，存在核自旋和核磁矩的量子力学体系， 在外磁场 Bo中能级将发生赛曼分裂，相邻能级间具有能量差E，当有外界条件提供与E相同的磁能时，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 E型的氢核发射能量为h的光子，当2h二宜时，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”由

3、上可知，核磁共振发生和条件是电磁波的圆频率为o Bo2 .用扫场法产生核磁共振在实验中要使h二宜得到满足不是容易的，因为磁场不是容易2控制，因此我们在一个永磁铁Bo上叠加一个低频交谈磁场B BmSin t，使氢质子能级能量差f Bo Bmsin t有一个变化的区域, 调节射频场的频率，使射频场的能量h能进入这个区域，这样在某一瞬间等式于Bo BmSin t总能成立。如图,图2.3.1 - 1按雄共撮信号图2,3J2铮间距共撮信号由图可知，当共振信号非等间距时共振点处BoBmSin t ,Bm sin t未知，无法利用等式求出Bo的值调节射频场的频率 使共振信号等间距时，共振点处BmSin t=

4、0 , h二卫，Bo的值便可求出2四、实验装置示波器、边限振荡器、频率计、电源、样品、扫场线圈、永久磁 铁、频率计五、实验过程1 .实验准备2 .观察现象3 .测量共振频率六、实验记录和数据处理1 .加不同扫场观察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fi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f3扫场电压(V)£ MHzf2 MHzf3 MHz10024.61624.67424.7187524.62924.67124.7065024.64124.67124.6922524.65424.66824.680524.66324.6

5、6724.670由公式h二齐 Bo可计算出Bo的值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5仪器造成的我们在计算Bo的时候取 的平均值=f2i 24.670MHzi 1Bo匸=2 以67* =o.579T267.52MHZ/T计算扫场的幅度BoBm sin tBoBm一 h fhf2rBoflhf3F Bo BmBm在上面的推导中，我们之所以用fi, f2是为了减小误差U100V,Bm1.2010T;U75V ,Bm9.04104t;由上面的五组数据得 U50V ,Bm5.99104t;U25V ,Bm3.05104t;U5V ,Bm8.22104t.根据计算的结果，发现扫场

6、的大小Bm和电压的大小U是成线性的2 .射频磁场的强弱和共振信号强度的关系射频磁场的强度我们用装有样品的面板上的幅度旋钮进行调节，所以射频磁场强度用幅度来表示；共振信号的强度我们通过示波器上波形的高度丫来表示。射频磁场强度示波器读数放大倍数共振信号强度101.80.050.099.830.050.159.63.40.10.349.42.50.51.2529.23.80.51.99.113.00.51.592.20.51.182.90.20.5872.50.10.2562.00.10.2+ d-ats 17.6BB：93510刖负疡国懂熨由图像可知，共振信号的强度先随着射频磁场的增强而增强， 到 达峰值后随着射频磁场的增强而减弱。3 .观察聚四氟乙烯样品的核磁共振现象，并计算氟核的g因子水样品的共振信号在实验过程中，调出聚四氟乙烯的共振信号比较麻烦，因为氟原子的共振信号比较弱，这一点可以由以上两幅图像对比可以看出，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。在实验得到的聚四氟乙烯的共振频率为24.207 MHz，0B0