版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
核磁共振概论第1页,课件共50页,创作于2023年2月
E=E2
E1
核磁共振谱(NMR)1952年,Nobel物理奖F.BlochandE.M.Purcell1991年,Nobel化学奖R.R.Ernst磁诱导核自旋能级裂分第2页,课件共50页,创作于2023年2月
核磁共振基本原理
核磁共振仪
核磁共振近期进展第3页,课件共50页,创作于2023年2月
核磁共振基本原理
核自旋,核磁矩
核磁共振
核弛豫第4页,课件共50页,创作于2023年2月核自旋
用自旋量子数I表示,I值与原子核的质量A和核电荷数(质子数或原子序数)Z有关。
第5页,课件共50页,创作于2023年2月
I=1/2:
1H1
13C6
15N7
19F9
31P15
57Fe26
77Se34195Pt78
199Hg80…I=3/2:
7Li3
9Be4
11B5
23Na11
33S16
39K1963Cu29
65Cu29
35Cl17
37Cl1779Br3581Br35...第6页,课件共50页,创作于2023年2月I=5/2:
17O8
25Mg12
27Al13
55Mn25
67Zn30…
I=1:
2H1
6Li3
14N7
I=2:
58Co27
I=3:
10B5
I=0:
12C6
16O8
32S16第7页,课件共50页,创作于2023年2月核磁矩
I
0的原子核
具有自旋
产生磁矩(
),
与自旋角动量P有关。
I值不同,原子核表面电荷分布情况不同,可用电四极矩eQ来衡量,eQ是核表面电荷偏离球体的物理量度.P=
=
·P第8页,课件共50页,创作于2023年2月
—
磁旋比(magnetogyricratio)
旋磁比(gyromagneticratio)第9页,课件共50页,创作于2023年2月电偶极矩:电量相等而符号相反的两个点电荷相距很小距离时,就构成电偶极矩。第10页,课件共50页,创作于2023年2月电四极矩:
两个大小相等、方向相反的电偶极矩相距很近时,构成电四极矩。电四极矩公式:
Q=2/5z(b2-a2)第11页,课件共50页,创作于2023年2月
原子核的电四极矩
第12页,课件共50页,创作于2023年2月
I=0,eQ=0:
核电荷均匀分布于球体表面,球形非自转体,
=0。
I=,eQ=0:
核电荷均匀分布于球体表面,球形自转体,
0第13页,课件共50页,创作于2023年2月I=1/2
eQ=0I>1/2
eQ>0I<1/2
eQ<0第14页,课件共50页,创作于2023年2月
eQ>0
核电荷非均匀分布,长椭球自转体,
0。如2H1,14N7
eQ<0
核电荷非均匀分布,扁椭球自转体,
0。如37Cl17,7Li3
I>核电荷在原子核表面呈非均匀分布第15页,课件共50页,创作于2023年2月
电荷均匀分布于原子核表面(I=,eQ=0)的核,核磁共振的谱线窄,有利于核磁共振检测。
电荷非均匀分布于原子核表面(I>,eQ
0)的核,都具有特有的弛豫机制(Relaxation),导致核磁共振的谱线加宽,不利于核磁共振检测。第16页,课件共50页,创作于2023年2月
核磁共振
磁矩
的取向
自旋核在B0场中的进动
核磁共振第17页,课件共50页,创作于2023年2月
核磁共振
磁矩
的取向
I0的自旋核,具有一定的角动量P,(P=),核自旋产生磁矩
(
=
·P)。自旋核的取向,即磁矩
的取向。无外磁场(B0)时,磁矩
的取向是任意的。
第18页,课件共50页,创作于2023年2月在B0中
I
0的自旋核,磁矩
的取向不是任意的,而是量子化的,共有(2I+1)种取向。可用磁量子数m表示:m:I,I,-1,,-I,+1,-I
I=1/2的自旋核,共有2种取向
(+1/2,-1/2)
I=1的自旋核,共有3种取向(+1,0,-1)
第19页,课件共50页,创作于2023年2月在B0中原子核自旋角动量的空间量子化第20页,课件共50页,创作于2023年2月在B0中:
自旋角动量在Z轴(B0轴)上的投影:
PZ=m
磁矩
在Z轴(B0轴)上的投影:
Z=
·PZ=
·
m
磁矩与磁场相互作用能E=-
Z·B0=-
·
m·B0第21页,课件共50页,创作于2023年2月
量子力学选律可知,只有
m=1的跃迁,才是允许跃迁,所以相邻两能级之间的能量差:
E=E2
–E1
E=-
·
·
m·B0=
·
·B0
E∝B0
第22页,课件共50页,创作于2023年2月核能级被外磁场分裂第23页,课件共50页,创作于2023年2月
磁诱导产生自旋核的能级裂分
E=hh=
·
·B0
=·B0第24页,课件共50页,创作于2023年2月
自旋核在B0场中的进动
I
0的自旋核,绕自旋轴旋转(自旋轴的方向与
一致),自旋轴又与B0场保持一
角,绕B0场进动(Precess),或称Larmor进动。这是由于B0对
有一个扭力,
与B0平行,旋转又产生离心力,平衡时保持
角不变。第25页,课件共50页,创作于2023年2月第26页,课件共50页,创作于2023年2月
(经典力学分析,自旋核在B0中就象一个旋转的陀螺在地心场中。)第27页,课件共50页,创作于2023年2月进动的频率
=2
0=·B0
0=·B0
0∝B0第28页,课件共50页,创作于2023年2月
核磁共振
若在垂直于B0的方向加射频场B1,其频率为
1,在B1的作用下,会产生一个与自旋核旋进方向相同的回旋频率
1
第29页,课件共50页,创作于2023年2月第30页,课件共50页,创作于2023年2月第31页,课件共50页,创作于2023年2月
当
1=
0时,核就会吸收能量,由低能态(+1/2)跃迁至高能态(-1/2),这种现象称核磁共振。
第32页,课件共50页,创作于2023年2月共振吸收频率
例如
对于1HB0=1.41TG
=60MHz,
B0=2.35TG
=100MHz
=
·B0同一种核,=常数,
∝B0
第33页,课件共50页,创作于2023年2月B0一定时,不同的核,g不同,
不同。
例如:B0=4.7TG时,下列核的共振频率为:
1H
=26.752(107rad./s.T),200MHz13C
=6.728(107rad./s.T)50.3MHz19F
=
25.181(107rad./s.T)188.2MHz31P
=
10.841(107rad./s.T)81MHz(T=104高斯)第34页,课件共50页,创作于2023年2月第35页,课件共50页,创作于2023年2月产生NMR条件
(1)I
0的自旋核(2)外磁场B0(3)与B0相互垂直的射频场B1,且
1
=
0第36页,课件共50页,创作于2023年2月弛豫(Relaxation)高能态的核以非辐射的形式放出能量回到低能态,重建Boltzmann分布。
饱和(saturation)两种自旋状态的核数目完全相同,出现饱和。测定光谱时,如果照射电磁波的能量过大或扫描时间过长,就会出现饱和现象。第37页,课件共50页,创作于2023年2月弛豫过程:
第38页,课件共50页,创作于2023年2月自旋-格子弛豫(spin-latticerelaxation)(纵向弛豫longitudinalrelaxation)
格子:含有旋进核的整个分子体系。也称为“晶格”,意即“环境”并非指晶格点阵(因为样品呈液态)。在液体中,组成晶格的原子和分子都在进行平移、转动和振动。在这样的原子和分子中存在磁性核,因此会产生脉动磁场。在这些脉动磁场中,可能有一些磁场,它的频率与有些旋进核的频率相同。换句话说,在高能态的核附近,有可能产生能使它迁移到低能态的磁场。这样,高能态的核就被弛豫到低能态。这个时候放出的能量,作为平移、转动和振动的热能,传递到格子去。这种弛豫机制能保持过剩的低能态的核。
第39页,课件共50页,创作于2023年2月
自旋-格子弛豫过程的半衰期用T1表示(T1与样品状态及核的种类、温度有关)
液体T1~1s
固体或粘度大的液体,T1
很大。
第40页,课件共50页,创作于2023年2月自旋-自旋弛豫(spin-spinrelaxation)(横向弛豫:
transverserelaxation)在进行旋进运动而互相接近的两个核之间,互相交换自旋而产生的。进行旋进的核,在与外部磁场垂直的平面上有旋转的磁性矢量成分。高能态的核与低能态的核非常接近时,这个旋转小磁场会使对方核的自旋迁移。这种自旋的交换,叫做自旋-自旋弛豫或横向弛豫。这种弛豫不能保持过剩的低能态的核。第41页,课件共50页,创作于2023年2月
自旋-自旋弛豫过程的半衰期用T2表示。液体T2~1s
固体或粘度大的液体,T2很小,为
10-4~10-5s第42页,课件共50页,创作于2023年2月宏观磁化矢量M被射频脉冲倾倒后的弛豫过程第43页,课件共50页,创作于2023年2月
谱线宽度(
1/2)
T值越小,弛豫越有效。
T
值对半峰高宽度的影响,取决于二者中的较小者。
E·
t
h
1/2
1/T第44页,课件共50页,创作于2023年2月
核磁共振仪
磁体:永久磁体、电磁体、超导磁体
射频场(RadioFrequencyTransmitter)
连续波NMR:ContinualWave-NMR(CW-NMR)(探头probe,匀场系统,扫描系统Field-Sweep)(Frequency-Sweep,记录系统)第45页,课件共50页,创作于2023年2月第46页,课件共50页,创作
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- T/SSFS 0006-2023蛋白肽粉类产品品质的多级红外光谱快速评价方法
- T/SCPP 0001-2024城市管理综合执法辅助岗位职业化建设规范
- T/CTS 17-2023公安交通管理执勤执法记录仪数据管理信息系统
- T/CI 1028-2025美丽乡村配电网建设和管理规范
- DB31/T 1477-2024空间地理数据归集技术要求
- T/CNCA 163-2025煤矿用锚杆钻架电液控制系统通用技术规范
- 2025~2026学年河北省邢台市威县七级镇七级堡小学冀教版三年级上册第二次月考数学测试卷【附答案】
- PHP技术面试题及详细参考答案(完整版)
- Photoshop CS3 试题及完整解答
- 2025-2026学年四川省内江市初中数学八年级期末下册自测黑金试卷附答案
- 野村-中国:中国人民银行对人民币及全球失衡的立场-China:The P BoCs stance on RMB and global imbalances-20261008
- 2026年广东省公需课《人工智能赋能高质量发展》试题答案
- T/EAMA 17-2023绿色设计产品评价技术规范 挤包绝缘电力电缆
- 2026工商银行校园招聘笔试真题(完整版+详细答案解析)
- 开学思政第一课2026年秋季学期开学典礼校长致辞
- 2026年北京市中考语文试卷真题及答案详解(精校打印)
- 2026年广东省检察官逐级遴选笔试题目及答案
- IQC电子物料抽样检验标准手册
- 2026年贵州中考(数学)考试试卷(真题)答案解析
- 中国汽车防撞梁行业发展动态与市场需求研究研究报告
- 电力工程施工安全专项方案范本
评论
0/150
提交评论