用NMR方法校验特斯拉计.doc

用NMR方法校验特斯拉计摘 要：核磁共振（NMR)是近代物理实验中的一个重要实验，可用于精确测量磁场强度。而特斯拉计是最直接的用于测量磁场强度的仪器，但其测量误差较大。本文用了NMR方法来校验特斯拉计。关键词：核磁共振，特斯拉计，磁场强度1、引言NMR（Nuclear Magnetic Resonance）为核磁共振。是磁矩不为零的原子核，在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂，共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。核磁共振波谱学是光谱学的一个分支，其共振频率在射频波段，相应的跃迁是核自旋在核塞曼能级上的跃迁。核磁共振适合于液体、固体。如今的高分辨技术，还将核磁用于了半固体及微量样品的研究。核磁谱图已经从过去的一维谱图（1D）发展到如今的二维（2D）、三维（3D）甚至四维（4D）谱图，陈旧的实验方法被放弃，新的实验方法迅速发展，它们将分子结构和分子间的关系表现得更加清晰。测量磁场有许多方法，其中用特斯拉计测量是一种简单、方便、快捷的方法。但其精度有限，并且需要做一定的修正（如调零修正）。2、实验原理 NMR的实验方法可采用两种不同的射频技术：其一是稳态法，用连续的弱射频场用于原子核系统，以观测NMR波谱；其二是瞬态法，用脉冲的强射频场作用于原子核系统，以观测核磁矩弛豫过程的自由感应现象。实现核磁共振要把核磁矩不为零的样品至于恒定磁场中，并在垂直于方向施加一角频率为的交变磁场，若满足条件 便发生核磁矩塞曼能级的共振跃迁。上式也叫做共振条件。共振频率的大小与磁场的大小成正比（其中是原子核的回磁比，反映核结构的参数）。 若样品的回磁比已知，并在共振条件下测出交变频率，就可以根据共振条件精确的测出磁场。此测量值可认为是理论值，并可以做为其它磁场测量值的参照值。而特斯拉计是初略测量磁场强度的仪器，用NMR的实验方法测出磁场强度是准确值，所以可以用于特斯拉计的校验。3、实验仪器核磁共振仪，水样品，特斯拉计A(NO2002410)，特斯拉计B（NO2002411）4、 实验过程（1）用NMR法测量磁场强度调整好仪器设备，放入水样品进行实验，测出共振时的频率f和相应的I值；用测得的f求出对应的B值，作出I-B图，并求出I-B直线方程。（2）用特斯拉计测量磁场强度.分别用特斯拉计A和特斯拉计B测量电流I对应的B值，作出I-B图，并求出相应的直线方程。5、实验测量数据与实验数据处理5.1、用NMR法确定磁场强度实验数据及结果见表1和图1。表1：NMR法测磁场强度f(KHz)11028.5411047.2211067.1111089.0711107.02I(A)1.4681.4711.4741.4771.479磁场（mT）259.025259.464259.931260.447260.868图1 NMR法测磁场所得实验曲线5.2、用特斯拉计测定磁场(1) 特斯拉计A测定磁场实验数据及结果见表2和图2表2：特斯拉计A测磁场强度I(A)B(mT)1.2012121.2322171.2642221.2992281.3332341.3572371.3892431.4072471.4212491.4342511.4472541.4592561.4882581.504261图2 特斯拉计A测磁场所得实验曲线(2) 特斯拉计B测定磁场实验数据及结果见表3和图3表3：特斯拉计B测磁场强度I(A)B(mT)1.2142321.2412361.2682411.3022481.3312531.3662591.3962641.4212691.4372721.452741.4672771.4782791.4922821.503284图3特斯拉计B测磁场所得实验曲线5.3、导出校验公式由表1、图1可知磁场与励磁电流的关系为：B0 =166.07I+15.199由表2、图2可知特斯拉计A磁场与励磁电流的关系为：B10=165.97I+12.608，由表2、图2可知特斯拉计B磁场与励磁电流的关系为：B11=180.34I+12.684，经计算可得，特斯拉计A（NO2002410）校验公式为：B= B10+2.591特斯拉计B（NO2002411）校验公式为：B=0.921B11 +