核磁共振实验报告

1、应物0903班核磁共振实验报告王文广U200910198苏海瑞U200910218核磁共振实验报告、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B的共振频率，并以此频率和质子的公认旋磁比值0(丫=267.52MHz/T)计算样品所在位置的磁场B03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，并计算氟核的g因子三、实验原理1

2、核磁共振现象与共振条件原子的总磁矩J和总角动量P存在如下关系jjee为朗德因子，e、m是电子电荷和质量，a称为玻尔磁子,eBy为原子的旋磁比对于自旋不为零的原子核，核磁矩J和自旋角动量P也存在如下jj关系rer2和rr卩=gP=gnP=Ypin2minhiip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B中能级将发生赛曼分裂，相邻能级间具有能量差AE，当有外界条0件提供与AE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AE=凹的氢核发射能量为h的光子，当2兀h=iBh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兀这种共振吸收跃迁现象称为“核磁共

3、振”由上可知，核磁共振发生和条件是电磁波的圆频率为o=丫B002用扫场法产生核磁共振在实验中要使h=凹得到满足不是容易的，因为磁场不是容易2兀控制，因此我们在一个永磁铁B上叠加一个低频交谈磁场B二Bsinot，0m使氢质子能级能量差边(B+Bsinot)有一个变化的区域，调节射频场2兀0m的频率v，使射频场的能量hv能进入这个区域，这样在某一瞬间等式匹(B+Bsinot)总能成立。如图，2兀0m迥爪入爪爪(爪爪爪A图2J-l-I核嚴共振信号2.3A-2等间距共掘信号由图可知，当共振信号非等间距时共振点处史(b+bsin)，2兀0mBsinwt未知，无法利用等式求出B的值m0调节射频场的频率v使

4、共振信号等间距时，共振点处Bsinwt=0，mh=凹，B的值便可求出2兀0四、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f1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)f(MHz)1f(MHz)2f(MHz)310024.61624.67424.7187524.62924.67124.7065024.64124.67124.6922524.65424.66824.68052

5、4.66324.66724.670Q由公式h=竺nB=竺可计算出B的值2兀o丫o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=o.579T仪器造成的我们在计算B的时候取v的平均值丁=f24.670MHz2兀v2兀x24.670MHzY267.52MHz/TQ计算扫场的幅度hv=_hY(B+Bsint)2兀0m一一hf)B-o一一hf2nBo一一hf3mO/1-兀-Bn在上面的推导中，我们之所以用f,f是为了减小误差122B二1.20 x10-3T;mB二9.04x10-4T;mB二5.99x10-4T;mB二3.05x10-4T;mB二8.22x10-4T.mU二100V,U二75

6、V,由上面的五组数据得U=50V,U二25V,U二5V,根据计算的结果，发现扫场的大小B和电压的大小U是成线性的m2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Y来表示。射频磁场强度示波器读数放大倍数共振信号强度101.8x0.050.099.83x0.050.159.63.4x0.10.349.42.5x0.51.2529.23.8x0.51.99.113.0 x0.51.592.2x0.51.182.9x0.20.5872.5x0.10.2562.0 x0.10.2兰報FIJ-WI.86O66.577.500599510射奇宙场强度由图像可知，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聚四氟乙烯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24.207MHz，o=yB00ony=oB