核磁共振实验报告_1500

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B0 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

2、理1核磁共振现象与共振条件原子的总磁矩 rrj 和总角动量 Pj 存在如下关系rgerg 2rrPB PPj2mejhjje为朗德因子， e、me是电子电荷和质量， B 称为玻尔磁子，为原子的旋磁比对于自旋不为零的原子核， 核磁矩 rrj 和自旋角动量 Pj 也存在如下关系r IgNergN2NrrPIPIPI2mph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B0 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EB0 h 的氢核发射能量为 h 的光子，当2h = B0 h 时，氢核将

3、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”由上可知，核磁共振发生和条件是电磁波的圆频率为0 B02用扫场法产生核磁共振在实验中要使h =B0h 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 B0上叠加一个低频交谈磁场B Bm sin t ，使氢质子能级能量差hB0 Bm sin t 有一个变化的区2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hBm sin t总能成立。如图，B02由图可知，当共振信号非等间距时共振点处h B0Bm sint ，2Bm sin t 未知，无法利用等式求出B0 的值调节射频场的频

4、率使共振信号等间距时，共振点处Bm sint =0 ，h =B0 h ， B0 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f1当共振信号等间距时共振点频率当共振信消失时共振点的频率为f2f3扫场电压 (V)f1 MHzf 2 MHzf 3 MHz10024.61624.67424.7187524.62924.67124.7065024.64124.67124.6922524.65424.6

5、6824.680524.66324.66724.670h =B0 hB02可计算出 B0 的值1 由公式2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 B0的时候取 的平均值 =f2 i 24.670MHzi12224.670MHzB0=0.579T267.52MHz/T2 计算扫场的幅度hhB0Bm sint2hf1hB0Bm2hf2hB20hf3hB0Bm2Bmf3f1在上面的推导中，我们之所以用f1, f2 是为了减小误差U100V ,Bm1.2010 3T;U75V,Bm9.0410 4T;由上面的五组数据得 U50V,Bm5.9910 4T;U25V

6、,Bm3.0510 4T;U5V,Bm8.2210 4T.根据计算的结果，发现扫场的大小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 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101.80.050.099.830.050.159.63.40.10.349.42.59.23.89.113.092.282.972.562.00.50.50.50.50.20.10.11.2521.91.51.10.580.250.2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24.207M