三级大物实验报告-核磁共振
实验题目：核磁共振
实验目的：观察核磁共振稳态吸收现象，掌握和磁共振基本试验原理和方法，测量1H和19F的 值和g因子。
实验原理：
1. 磁共振、核磁共振
磁共振是指磁矩不为零的原子或原子核在稳恒磁场作用下对电磁辐射能的共振吸收现象。如果共振是由原子核磁矩引起的，则该粒子系统产生的磁共振现象称核磁共振（简写作NMR）;如果磁共振是由物质原子中的电子自旋磁矩提供的，则称电子自旋共振（简写ESR）,亦称顺磁共振(写作EPR)；而由铁磁物质中的磁畴磁矩所产生的磁共振现象，则称铁磁共振（简写为FMR）.
原子核磁矩与自旋的概念是1924年泡利（Pauli）为研究原子光谱的超精细结构而首先提出的。核磁共振现象是原子核磁矩在外加恒定磁场作用下，核磁矩绕此磁场作拉莫尔进动，若在垂直于外磁场的方向上是加一交变电磁场，当此交变频率等于核磁矩绕外场拉莫尔进动频率时，原子核吸收射频场的能量，跃迁到高能级，即发生所谓的谐振现象。
研究核磁共振有两种方法：一是连续波法或称稳态法，使用连续的射频场（即旋转磁场）作用到核系统上，观察到核对频率的感应信号；另一种是脉冲法，用射频脉冲作用在核系统上，观察到核对时间的响应信号。脉冲法有较高的灵敏度，测量速度快，但需要快速傅里叶变换，技术要求较高。以观察信号区分，可观察色散信号或吸收信号。但一般观察吸收信号，因为比较容易分析理解。从信号的检测来分，可分为感应法，平衡法，吸收法。测量共振时，核磁矩吸收射频场能量而在附近线圈中感应到信号，则为感应法；测量由于共振使电桥失去平衡而输出电压的即为平衡法；直接测量共振使射频振荡线圈中负载发生变化的为吸收法。本实验用连续波吸收法来观察核磁共振现象。
下面我们以氢核为主要研究对象，以此来介绍核磁共振的基本原理和观测方法。氢核虽然是最简单的原子核，但同时也是目前在核磁共振应用中最常见和最有用的核。
2. 核磁共振的量子力学描述
（1）单个核的磁共振
按照量子力学，原子核的角动量大小由下式决定
)1(+=
I I P ???=,2
3,1,2
1,0I （1）
式中π
2h =
，h 为普朗克常数。I 为核的自旋量子数，对氢核来说，2
1=
I 。
通常将原子核的总磁矩在其角动量P 方向上的投影μ
称为核磁矩，它们之间的关系写
成
P
?=γμ 或 P m e g p
N
??=2μ （2）
式中p
N m e g 2?
=γ称为旋磁比；e 为电子电荷；p m 为质子质量；N g 为朗德因子。
把氢核放入外磁场B 中，可以取坐标轴z 方向为B 的方向。核的角动量在B
方向上的
投影值由下式决定
?=m P B （3）
式中m 称为磁量子数，可以取I I I I m ---???-=),1(,,1,。核磁矩在B
方向上的投影值为
m g m m eh g P m e g N
N p N B p
N
B μμ=?
??
?
??==22 （4） 式中
27
10
050787.5-
-?=JT
N μ称为核磁子，是核磁矩的单位。
磁矩为μ
的原子核在恒定磁场B 中具有的势能为
B m g B B E N N B ???-=?-=?-=μμμ
任何两个能级之间的能量差则为
)(2121m m B g E E E N N m m -???-=-=?μ （5）
对氢核而言，自旋量子数2
1=
I ，所以磁量子数m 只能取两个值，即2
1=
m 和2
1-
=m 。
磁矩在外场方向上的投影也只能取两个值，如图1中)(a 所示，与此相对应的能级如图1中)(b 所示。
级之间的能量差为
B g E N N ??=?μ （6）
由这个公式可知：相邻两个能级之间的能量差E ?与外磁场B
的大小成正比，磁场越强，则
两个能级分裂也越大。
如果实验时外磁场为0B
，在该稳恒磁场区域又叠加一个电磁波作用于氢核，如果电磁
波的能量0νh 恰好等于这时氢核两能级的能量差0B g N N μ，即
00B g h N N μν= （7）
则氢核就会吸收电磁波的能量，由2
1=
m 的能级跃迁到2
1-
=m 的能级，这就是核磁
共振吸收现象。式（2－7）就是核磁共振条件。为了应用上的方便，常写成
00B h g N N ??
?
???=μν，即00B ?=γω （8） （2）核磁共振信号的强度
上面讨论的是单个的核放在外磁场中的核磁共振理论。但实验中所用的样品是大量同类核的集合。如果处于高能级上的核数目与处于低能级上的核数目没有差别，则在电磁波的激发下，上下能级上的核都要发生跃迁，并且跃迁几率是相等的，吸收能量等于辐射能量，我们究观察不到任何核磁共振信号。只有当低能级上的原子核数目大于高能级上的核数目，吸收能量比辐射能量多，这样才能观察到核磁共振信号。在热平衡状态下，核数目在两个能级上的相对分布由玻尔兹曼因子决定：
??
? ??-
=??? ???-=kT B g kT E N N N N 02
1exp exp μ （9） 式中1N 为低能级上的核数目，2N 为高能级上的核数目，E ?为上下能级间的能量差，k 为玻尔兹曼常数，T 为绝对温度。当kT B g N N <<0μ时，上式可以近似写成
kT
B g N N N N 0
2
11μ-
= （10）
上式说明，低能级上的核数目比高能级上的核数目略微多一点。对氢核来说，如果实验温度
K T 300=，外磁场T B 10=，则
6
1
210
75.61-?-=N N 或
6
1
2
110
7-?≈-N N N
这说明，在室温下，每百万个低能级上的核比高能级上的核大约只多出7个。这就是说，在低能级上参与核磁共振吸收的每一百万个核中只有7个核的核磁共振吸收未被共振辐射所抵消。所以核磁共振信号非常微弱，检测如此微弱的信号，需要高质量的接收器。
由式（10）可以看出，温度越高，粒子差数越小，对观察核磁共振信号越不利。外磁场0B 越强，粒子差数越大，越有利于观察核磁共振信号。一般核磁共振实验要求磁场强一
些，其原因就在这里。
另外，要想观察到核磁共振信号，仅仅磁场强一些还不够，磁场在样品范围内还应高度均匀，否则磁场多么强也观察不到核磁共振信号。原因之一是，核磁共振信号由式（7）决定，如果磁场不均匀，则样品内各部分的共振频率不同。对某个频率的电磁波，将只有少数核参与共振，结果信号被噪声所淹没，难以观察到核磁共振信号。
3. 核磁共振的经典力学描述
以下从经典理论观点来讨论核磁共振问题。把经典理论核矢量模型用于微观粒子是不严格的，但是它对某些问题可以做一定的解释。数值上不一定正确，但可以给出一个清晰的物理图象，帮助我们了解问题的实质。
（1）单个核的拉摩尔进动；
我们知道，如果陀螺不旋转，当它的轴线偏离竖直方向时，在重力作用下，它就会倒下来。但是如果陀螺本身做自转运动，它就不会倒下而绕着重力方向做进动，如图2－2所示。
由于原子核具有自旋和磁矩，所以它在外磁场中的行为同陀螺在重力场中的行为是完全一样的。设核的角动量为P ，磁矩为μ
，外磁场为B ，由经典理论可知
B
dt
P d
?=μ （11） 由于，P
?=γμ，所以有
B dt
d
??=μλμ （12）
若设稳恒磁场为0B ，且z 轴沿0B
方向，即0==y x B B ，0B B z =，则上式将变为
?
???????
?=?-=?=000dt
d B dt d B dt d z
x y
y x
μμγμμγμ （13） 由此可见，磁矩分量z μ是一个常数，即磁矩μ
在0B
方向上的投影将保持不变。以
00B ?=γω代入，有
???
?
???
==+=+-=+=常数A t A t A y x L y x 2
00)()
sin()cos(μμμ?ωμ?ωμ （14） 由此可知，核磁矩μ
在稳恒磁场中的运动特点是：
（1）它围绕外磁场0B 做进动，进动的角频率为00B ?=γω，和μ
与0B 的夹角θ无
关；
（2）它在xy 平面上的投影L μ是常数； （3）它在外磁场0B
方向上的投影z μ为常数。 其运动图像如图 3所示。
现在来研究如果在与0B 垂直的方向上加一个旋转磁场1B ，且01B B <<，会出现什么
情况。如果这时再在垂直于0B 的平面内加上一个弱的旋转磁场1B ，1B
的角频率和转动方
向与磁矩μ 的进动角频率和进动方向都相同，如图（4）所示。这时，和核磁矩μ
除了受到
0B 的作用之外，还要受到旋转磁场1B 的影响。也就是说μ
除了要围绕0B 进动之外，还要
绕1B 进动。所以μ与0B
之间的夹角θ将发生变化。由核磁矩的势能
θμμcos 0B B E ?-=?-=
（15）
可知，θ的变化意味着核的能量状态变化。当θ值增加时，核要从旋转磁场1B
中吸收能量。
这就是核磁共振。产生共振的条件为
00B ?==γωω （16）
这一结论与量子力学得出的结论完全一致。
如果旋转磁场1B
的转动角频率ω与核磁矩μ的进动角频率0ω不相等，即0ωω≠，则角度θ的变化不显著。平均说来，θ角的变化为零。原子核没有吸收磁场的能量，因此就观察不到核磁共振信号。
4. 驰豫时间、布洛赫方程
上面讨论的是单个核的核磁共振。但我们在实验中研究的样品不是单个核磁矩，而是由这些磁矩构成的磁化强度矢量M
；另外，我们研究的系统并不是孤立的，而是与周围物质
有一定的相互作用。只有全面考虑了这些问题，才能建立起核磁共振的理论。
因为磁化强度矢量M 是单位体积内核磁矩μ
的矢量和，所以有
)(B M dt
M d
??=γ （17）
它表明磁化强度矢量M
围绕着外磁场0B 做进动，进动的角频率B ?=γω。
原子核系统吸收了射频场能量之后，处于高能态的粒子数目增多，亦使得0M M
z
<，
偏离了热平衡状态。由于自旋与晶格的相互作用，晶格将吸收核的能量，使原子核跃迁到低能态而向热平衡过渡。表示这个过渡的特征时间称为纵向弛豫时间，用1T 表示（它反映了
沿外磁场方向上磁化强度矢量z M 恢复到平衡值0M 所需时间的大小）。此外，自旋与自旋之间也存在相互作用，M 的横向分量也要由非平衡态时的x M 和y M 向平衡态时的值
0==y
x
M
M
过渡，表征这个过程的特征时间为横向弛豫时间，用2T 表示。
前面分别分析了外磁场和弛豫过程对核磁化强度矢量M
的作用。当上述两种作用同时
存在时，描述核磁共振现象的基本运动方程为
k T M M j M i M T B M dt
M d z y x
1
2)(1
)(--
+-??=γ （18）
该方程称为布洛赫方程。式中i
，j ，k 分别是x ，y ，z 方向上的单位矢量。
在各种条件下来解布洛赫方程，可以解释各种核磁共振现象。一般来说，布洛赫方程中含有t ?ωcos ，t ?ωsin 这些高频振荡项，解起来很麻烦。如果我们能对它作一坐标变换，把它变换到旋转坐标系中去，解起来就容易得多。但要严格求解仍是相当困难的。通常是根据实验条件来进行简化。如果磁场或频率的变化十分缓慢， 即系统达到稳定状态，此时上式的解称为稳态解。
实际的核磁共振吸收不是只发生在由式（7）所决定的单一频率上，而是发生在一定的频率范围内。即谱线有一定的宽度。通常把吸收曲线半高度的宽度所对应的频率间隔称为共
振线宽。由于弛豫过程造成的线宽称为本征线宽。外磁场0B
不均匀也会使吸收谱线加宽。
吸收曲线半宽度为
)
1(1
2
/12
12
12
20T T B T γωω-=
- （19）
可见，线宽主要由2T 值决定，所以横向弛豫时间是线宽的主要参数。
5.仪器与装置
核磁共振实验仪主要包括磁铁及扫场线圈、探头与样品、边限振荡器、磁场扫描电源、频率计及示波器。实验装置图如图（5）所示：
图 5 核磁共振实验装置示意图
（一）磁铁
磁铁的作用是产生稳恒磁场0B
，它是核磁共振实验装置的核心，要求磁铁能够产生尽
量强的、非常稳定、非常均匀的磁场。首先，强磁场有利于更好的观察核磁共振信号；其次，磁场空间分布均匀性和稳定性越好则核磁共振实验仪的分辨率越高。 （二）边限振荡器
边限振荡器具有与一般振荡器不同的输出特性，其输出幅度随外界吸收能量的轻微增加而明显下降，当吸收能量大于某一阈值时即停振，因此通常被调整在振荡和不振荡的边缘状态，故称为边限振荡器。
如图（5）所示，样品放在边限振荡器的振荡线圈中，振荡线圈放在固定磁场0B
中，由
于边限振荡器是处于振荡与不振荡的边缘，当样品吸收的能量不同（即线圈的Q 值发生变化）时，振荡器的振幅将有较大的变化。当发生共振时，样品吸收增强，振荡变弱，经过二极管的倍压检波，就可以把反映振荡器振幅大小变化的共振吸收信号检测出来，进而用示波器显示。由于采用边限振荡器，所以射频场1B 很弱（但并不是无限弱），饱和的影响很小。但如果电路调节的不好，偏离边线振荡器状态很远，一方面射频场1B 很强，出现饱和效应，
另一方面，样品中少量的能量吸收对振幅的影响很小，这时就有可能观察不到共振吸收信号。这种把发射线圈兼做接收线圈的探测方法称为单线圈法。
（三）扫场单元
观察核磁共振信号最好的手段是使用示波器，但是示波器只能观察交变信号，所以必须想办法使核磁共振信号交替出现。有两种方法可以达到这一目的。一种是扫频法，即让磁场
0B 固定，使射频场1B
的频率ω连续变化，通过共振区域，当00B ?==γωω时出现共振
峰。另一种方法是扫频法，即把射频场1B
的频率ω固定，而让磁场0B 连续变化，通过共振区域。这两种方法是完全等效的，显示的都是共振吸收信号v 与频率差)(0ωω-之间的关系曲线。
由于扫场法简单易行，确定共振频率比较准确，所以现在通常采用大调制场技术；在稳恒磁场0B 上叠加一个低频调制磁场t B m ω'sin ，这个低频调制磁场就是由扫场单元（实际上是一对亥姆霍兹线圈）产生的。那么此时样品所在区域的实际磁场为t B B m ω'+sin 0。由于调制场的幅度m B 很小，总磁场的方向保持不变，只是磁场的幅值按调制频率发生周期性变化（其最大值为m B B +0，最小值m B B -0），相应的拉摩尔进动频率0ω也相应地发生周期性变化，即
)sin (00t B B m ωγω'+?= （20）
这时只要射频场的角频率ω调在0ω变化范围之内，同时调制磁场扫过共振区域，即
m m B B B B B +≤≤-000，则共振条件在调制场的一个周期内被满足两次，所以在示波器
上观察到如图（6）中（b ）所示的共振吸收信号。此时若调节射频场的频率，则吸收曲线上的吸收峰将左右移动。当这些吸收峰间距相等时，如图（6）中（a ）所示，则说明在这个频率下的共振磁场为0B 。
值得指出的是，如果扫场速度很快，也就是通过共振点的时间比弛豫时间小得多，这时共振吸收信号的形状会发生很大的变化。在通过共振点之后，会出现衰减振荡。这个衰减的振荡称为“尾波”，这种尾波非常有用，因为磁场越均匀，尾波越大。所以应调节匀场线圈使尾波达到最大。
数据处理：（原始数据纸质提交）
1. 测量1()H 的γ因子和g 因子 由21836
B N p
e m μμ=
=
得：
21836p B
m e
μ=
（磁铁磁场最强处3.80cm ，
，电源电压U=75V ）
(P=0.95) 由0
2f B B ωπγ=
=得：
由21836N B
m g e
γγ
μ=
=
得：
g=5.571
因此，
2.测量19()F 的γ因子和g 因子 （磁铁磁场最强处
3.80cm ，
，电源电压U=75V ）
MHz
由0
2f B B ωπγ=
=得：
由21836N B
m g e
γγ
μ=
=
得：
g=5.195
因此，
3.改变样品位置测
B（U=75V）
由0
02f
B
ωπ
γγ
==
得：
B
U B
=
因此：
思考题：
1.如何确定对应于磁场为B0时核磁共振的共振频率
v？
答：使输入电压恒定，在固定幅度的情况下调节频率，观察示波器波形，当出现等距共振波形时，观察其频率。则此时的频率即为核磁共振的共振频率。
核磁共振实验报告
核磁共振实验报告 一、实验目的： 1．掌握核磁共振的原理与基本结构； 2．学会核磁共振仪器的操作方法与谱图分析； 3．了解核磁共振在实验中的具体应用； 二、实验原理 核磁共振的研究对象为具有磁矩的原子核。原子核是带正电荷的粒子，其自旋运动将产生磁矩，但并非所有同位素的原子核都有自旋运动，只有存在自选运动的原子核才具有磁矩。原子核的自选运动与自旋量子数I有关。I=0的原子核没有自旋运动。I≠0的原子核有自旋运动。 原子核可按I的数值分为以下三类： 1)中子数、质子数均为偶数，则I=0，如12C、16O、32S等。 2)中子数、质子数其一为偶数，另一为基数，则I为半整数，如： I=1/2；1H、13C、15N、19F、31P等； I=3/2；7Li、9Be、23Na、33S等； I=5/2；17O、25Mg、27Al等； I=7/2，9/2等。 3)中子数、质子数均为奇数，则I为整数，如2H、6Li、14N等。 以自旋量子数I=1/2的原子核（氢核）为例，原子核可当作电荷均匀分布的球体，绕自旋轴转动时，产生磁场，类似一个小磁铁。当置于外加磁场H0中时，相对于外磁场，可以有（2I+1）种取向： 氢核（I=1/2），两种取向（两个能级）： a.与外磁场平行，能量低，磁量子数ｍ＝＋1/2; b.与外磁场相反，能量高，磁量子数ｍ＝－1/2;
正向排列的核能量较低，逆向排列的核能量较高。两种进动取向不同的氢核之间的能级差：△E= μH0（μ磁矩，H0外磁场强度）。一个核要从低能态跃迁到高能态，必须吸收△E的能量。让处于外磁场中的自旋核接受一定频率的电磁波辐射，当辐射的能量恰好等于自旋核两种不同取向的能量差时，处于低能态的自旋核吸收电磁辐射能跃迁到高能态。这种现象称为核磁共振，简称NMR。三、实验仪器 400MHz超导傅里叶变换核磁共振波谱仪 （仪器型号：AVANCE III 400） 四、仪器构造、组成 1)操作控制台：计算机主机、显示器、键盘和BSMS键盘。 计算机主机运行Topspin程序，负责所有的数据分析和存储。BSMS键盘可以让用户控制锁场和匀场系统及一些基本操作。 2)机柜：AQS（采样控制系统）、BSMS（灵巧磁体系统），VTU（控温单元）、 各种功放。 AQS各个单元分别负责发射激发样品的射频脉冲，并接收，放大，数字化样品放射出的NMR信号。AQS完全控制谱仪的操作，这样可以保证操作不间断从而保证采样的真实完整。BSMS：这个系统可以通过BSMS键盘或者软件进行控制，负责操作锁场和匀场系统以及样品的升降、旋转。3)磁体系统：自动进样器、匀场系统、前置放大器(HPPR)、探头。 本仪器所配置的自动进样器可放置60个样品。磁体产生NMR跃迁所需的
磁共振(MRI)检查注意事项
磁共振（MRI）检查注意事项 一、磁共振检查的禁忌症 1.带有心脏起搏器及人工瓣膜的病人； 2.带有神经刺激器（如膈肌刺激器）的病人； 3.术后体内置有动脉瘤止血夹的病人； 4.带有心脏人工瓣膜和人工耳蜗的病人； 5.疑有铁磁性植入者，如枪炮伤后存留及眼内铁磁性金属异物的病人； 6.体内有微量输液泵的病人，如胰岛素或化疗药物微量输液泵等； 7.手术后体内用金属钉缝合切口者及置有大块金属植入物如人工股骨头、人工关节、金属假肢、胸椎矫形钢板等； 8.患有幽闭恐惧症的病人； 9.体内有各种内支架者，如血管内支架、胆道、胃肠道支架、泌尿道等支架； 10.危重病人、昏迷躁动、有不自主运动或精神病不能保持静止不动者； 11.妊娠三个月以内的早孕患者； 二、填写MRI申请单的注意事项 1.详细标明检查部位。对称器官必须标清左右；胸、腹部检查必
须标明具体器官或检查目的；头颈部检查，如欲观察细小结构，如垂体、内耳等，必须明确标出； 2.认真填写病人信息及病史。详细的病人信息及病史对影像技术人员的扫描方案的确立有很大的帮助。门诊患者详细填写患者信息和病史，为日后随访提供了很大的方便； 3.对扫描范围和扫描序列有特殊要求，可以说明。如脊柱检查，可以根据查体情况说明要检查哪几个椎体。如果其它检查怀疑某处有病变，应详细说明，以使MRI操作员扫描时重点观察。对MRI较为熟悉的医生，可以根据自己的习惯要求扫哪个方位、哪个序列。MRA、MRCP、功能成像等特殊检查，因检查时间长，且可能另收费，临床医生如果需要，必须特殊标明。 三、关于增强检查。 一般情况下，是否进行增强检查应咨询MRI医生或技术人员，或在观察平扫图像后决定。有时MRI医生要求病人增强，病人来征求临床医生意见，临床医生应积极配合MRI医生的工作，说明增强检查的必要性。一般而言，肿瘤性病变直接平扫加增强。 四、对病人的检查前交代 1.说明此检查的意义和必要性，以及有可能出现阴性结果，以减少病人和MRI医生的不必要纠纷。 2.如患者手中有既往影像检查资料，应嘱咐病人进行MRI检查时
最新核磁共振实验报告
一、实验目的与实验仪器 1.实验目的 （1）了解核磁共振的基本原理； （2）学习利用核磁共振校准磁场和测量因子g 的方法： （3）掌握利用扫场法创造核磁共振条件的方法，学会利用示波器观察共振吸收信号； （4）测量19F 的g N 因子。 2.实验仪器 NM-Ⅱ型核磁共振实验装置，水 样品和聚四氟乙烯样品。 探测装置的工作原理:图一中绕 在样品上的线圈是边限震荡器电路 的一部分，在非磁共振状态下它处在 边限震荡状态（即似振非振的状态）， 并把电磁能加在样品上,方向与外磁 场垂直。当磁共振发生时，样品中的 粒子吸收了震荡电路提供的能量使振荡电路的Q 值发生变化，振荡电路产生显著的振荡，在示波器上产生共振信号。 二、实验原理 （要求与提示：限400字以内，实验原理图须用手绘后贴图的方式） 原子核自旋角动量不能连续变化，只能取分立值即： P = 其中I 称为自旋量子数，I=0，1/2，1，3/2，2，5/2，…本实验涉及的质子和氟核 F 19 的自旋量子数I 都等于1/2。类似地原子核的自旋角动量在空间某一方向，例如z 方向的分量不能连续变化，只能取分立的数值 自旋角动量不为零的原子核具有与之相联系的核自旋磁矩， 其大小为： P 2M e g =μ 核磁共振 实验报告
其中e 为质子的电荷，M 为质子的质量，g 是一个由原子核结构决定的因子，对不同种类的原子核g 的数值不同，g 成为原子核的g 因子。由于核自旋角动量在任意给定的z 方向的投影只可能取（2I+1）个分立的数值，因此核磁矩在z 方向上的投影也只能取（2I+1）个分立的数值： 2M e g p 2M e g m z z ==μ 原子核的磁矩的单位为： 2M e N =μ 当不存在外磁场时，原子核的能量不会因处于不同的自旋状态而不同。通常把B 的方向规定为z 方向，由于外磁场B 与磁矩的相互作用能为： B B P B B E z z m γγμμ-=-=-=?-= 核磁矩在加入外场B 后，具有了一个正比于外场的频率。量子数m 取值不同，则核磁矩的能量也就不同。原来简并的同一能级分裂为(2I+1)个子能级。不同子能级的能量虽然不同，但相邻能级之间的能量间隔 却是一样的，即： B E γ=? 而且，对于质子而言，I=1/2，因此，m 只能取m=1／2和m= -1/2两个数值。简并能级在磁场中分开。其中的低能级状态,对应E 1=-mB ，与场方向一致的自旋，而高的状态对应于E 2=mB ，与场方向相反的自旋。当核自旋能级在外磁场B 作用下产生分裂以后，原子核在不同能级上的分布服从玻尔兹曼分布。 若在与B 垂直的方向上再施加一个高频电磁场（射频场），且射频场的频率满足一定条件时,会引起原子核在上下能级之间跃迁。这种现象称为共振跃迁（简称共振）。 发生共振时射频场需要满足的条件称为共振条件： B π γν2= 如果用圆频率ω=2πν 表示，共振条件可写成：B γω=
核磁共振实验报告
1、前言和实验目的 核磁共振是指受电磁波作用的原子核系统在外磁场中磁能级之间发生共振跃迁的现象。本实验的样品在外磁场中，外磁场使样品核能级因核自旋不同的取向而分裂，在数千高斯外磁场下核能级的裂距一般在射频波段，样品在射频电磁波作用下，粒子吸收电磁波的能量，从而产生核能级的跃迁。1932年发现中子后，才认识到核自旋是质子自旋和中子自旋之和，质子和中子都是自旋角动量为2 的费米子，只有质子数和中子数两者或其一为奇数时，核才有非零的核磁矩，正是这种磁性核才能产生核磁共振。 核磁共振信号可提供物质结构的丰富信息，如谱线的宽度、形状、面积、谱线在频率或磁场刻度上的准确位置、谱线的精细结构、超精细结构、弛豫时间等，加之是对样品的无损测量，广泛的应用于分子结构的确定、液相和固相的动力学研究、医用诊断、固体物理学、分析化学、分子生物学等领域，是确定物质结构、组成和性质的重要实验方法。核磁共振还是磁场测量和校准磁强计的标准方法之一，其不确定度可达001.0±%。 实验目的： （1）掌握核磁共振的实验原理和方法 （2）用核磁共振方法校准外磁场B ，测量氟核的F g 因子以及横向驰豫时间2T 2、实验原理 如原子处在磁场中会发生能级分裂一样，许多原子核处在磁场中也会发生能级的分裂，因为 原子核也存在自旋现象。质子和中子都是自旋角动量等于2 的费米子，当质子数和中子数都为偶数时原子核的磁矩为0，当其一为奇数时原子核磁矩为半整数，当两个都为奇数时核磁矩为整数。只有具有核磁矩的原子核才有核磁共振现象。 我们知道在微观世界里物理量都只能取分立的值，即都是量子化的。原子核的角动量也只能取分立的值 )1(+= I I p ,I 为自旋量子数，取分立的值。对于本实验用到的H 1和F 19，自旋量 子数I 都为1/2。沿z 方向的角动量为 m p z =，在这里m 只能取1/2或-1/2。而自旋角动量不为0的核具有核磁矩p m e g p 2F =，考虑沿z 轴方向则有N z p Z mgF p m e G F ==2，其中以 γ== p z m e F 2为原子核磁矩的基本单位，p m e 2=γ。 在没有磁场作用时，原子核的能量时一样的，但处于磁场中则会发生能级分裂， B m γ-B -F B F E Z =?=?-=，本实验中1=?m ，故有B E γ=?。外加一射频场，当满足一定 的条件时就会发生共振吸收，条件为πγγυ2hB B E h = =?= ，从而有共振频率B π γ υ2= 。通过
核磁共振实验报告
应物0903班 核磁共 振实验报告 王文广U8 苏海瑞 U8
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0B 的共振频率，并以此频率和质子的公认旋磁比值 ()267.52MHz /T γ=计算样品所在位置的磁场0B 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，并计算氟核的g 因子 三、实验原理 1．核磁共振现象与共振条件 原子的总磁矩j μ和总角动量j P 存在如下关系 22B j j j j e e B e g P g P P m h e e m πμμγμγ=-==为朗德因子，、是电子电荷和质量，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j μ和自旋角动量j P 也存在如下关系 22N I N I N I I p e g P g P P m h πμμγ=-== 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 0B 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02B h E γπ ?= 的氢核发射能量为h ν的光子，当0= 2B h h γνπ 时，氢核将吸收这个光子由低塞曼能级跃迁到高塞曼能级，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 00B ωγ= 2．用扫场法产生核磁共振 在实验中要使0= 2B h h γνπ 得到满足不是容易的，因为磁场不是容易控制，因此我们在一个永磁铁0B 上叠加一个低频交谈磁场 sin m B B t ω=，使氢质子能级能量差 ()0sin 2m h B B t γωπ +有一个变化的区域，调节射频场的频率ν，使射频场的能量h ν能进入这个区域，这样在某一瞬间等式 ()0sin 2m h B B t γωπ +总能成立。如图，
磁共振实验报告
近代物理实验题目磁共振技术 学院数理与信息工程学院 班级物理082班 学号08220204 姓名 同组实验者 指导教师
光磁共振实验报告 【摘要】本次实验在了解如光抽运原理，弛豫过程、塞曼分裂等基本知识点的基础上，合理进行操作，从而观察到光抽运信号，并顺利测量g因子。 【关键词】光磁共振光抽运效应塞曼能级分裂超精细结构 【引言】光磁共振实际上是使原子、分子的光学频率的共振与射频或微波频率的磁共振同时发生的一种双共振现象。这种方法是卡斯特勒在巴黎提出并实现的。由于这种方法最早实现了粒子数反转，成了发明激光器的先导，所以卡斯特勒被人们誉为“激光之父”。光磁共振方法现已发展成为研究原子物理的一种重要的实验方法。它大大地丰富了我们对原子能级精细结构和超精细结构、能级寿命、塞曼分裂和斯塔克分裂、原子磁矩和g因子、原子与原子间以及原子与其它物质间相互作用的了解。利用光磁共振原理可以制成测量微弱磁场的磁强计，也可以制成高稳定度的原子频标。 【正文】 一、基本知识 1、铷原子基态和最低激发态能级结构及塞曼分裂 本实验的研究对象为铷原子，天然铷有两种同位素；85Rb（占72．15%）和87Rb（占27．85%）．选用天然铷作样品，既可避免使用昂贵的单一同位素，又可在一个样品上观察到两种原子的超精细结构塞曼子能级跃迁的磁共振信号．铷原子基态和最低激发态的能级结构如图1所示．在磁场中，铷原子的超精细结构能级产生塞曼分裂．标定这些分裂能级的磁量子数m F=F，F－1，…，－F，因而一个超精细能级分裂为2F＋1个塞曼子能级． 设原子的总角动量所对应的原子总磁矩为μF，μF与外磁场B0相互作用的能量为 E＝－μF·B0＝g F m FμF B0（1） 这正是超精细塞曼子能级的能量．式中玻尔磁子μB＝9．2741×10－24J·T－1 ，朗德因子g F= g J [F(F+1)+J(J+1)－I（I＋1）] ? 2F（F＋1）（2） 图1 其中g J= 1+[J(J+1)－L(L+1)+S（S＋1）] ? 2J（J＋1）（3） 上面两个式子是由量子理论导出的，把相应的量子数代入很容易求得具体数值．由式（1）可知，相邻塞曼子能级之间的能量差 ΔE＝g FμB B0（4） 式中ΔE与B0成正比关系，在弱磁场B0＝0，则塞曼子能级简并为超精细结构能级．
MRI检查前准备
MRI检查前准备及注意事项 一、适应证与禁忌证 1.适应证：适用于人体大部分解剖部位和器官疾病的检查，应根据临床需要以及MRI在各解剖部位的应用特点选择。 2.禁忌证： （1）体内装有心脏起搏器，除外起搏器为新型MRI兼容性产品的情况； （2）体内植入电子耳蜗、磁性金属药物灌注泵、神经刺激器等电子装置； （3）妊娠3个月内； （4）眼眶内有磁性金属异物。 3.有下列情况者，需在做好风险评估、成像效果预估的前提下，权衡利弊后慎重考虑是否行MRI检查。 （1）体内有弱磁性置入物（如心脏金属瓣膜、血管金属支架、血管夹、螺旋圈、滤器、封堵物等），一般建议在相关术后6～8周再进行检查，且最好采用以下场强设备； （2）体内有金属弹片、金属人工关节、假肢、假体、固定钢板等时，视金属置入物距扫描区域（磁场中心）的距离，在确保人身安全的前提下慎重选择，且建议采用以下场强设备； （3）体内有骨关节固定钢钉、骨螺丝、固定假牙、避孕环等时，考虑产生的金属伪影是否影响检查目标； （4）可短时去除生命监护设备（磁性金属类、电子类）的危重患者；
（5）癫痫发作、神经刺激症、幽闭恐怖症患者； （6）高热患者； （7）妊娠3个月及以上； （8）体内有金属或电子装置植入物者，建议参照产品说明书上的MRI安全提示。 二、MRI对比剂使用注意事项 1.核对受检者基本信息及增强检查申请单要求，确认增强检查为必需检查。 2.评估对比剂使用禁忌证及风险，受检者签署对比剂使用风险及注意事项知情同意书。 3.按药品使用说明书正确使用对比剂。 4. 增强检查结束后，受检者需留观15～30min，无不良反应方可离开。病情许可时，受检者应多饮水以利对比剂排泄。 5.孕妇一般不宜使用对比剂，除非已决定终止妊娠或权衡病情依据需要而定。 6.尽量避免大量、重复使用钆对比剂，尤其对于肾功能不全患者，以减少发生迟发反应及肾源性系统纤维化的可能。 7.虽然钆对比剂不良反应发生率较低，但仍需慎重做好预防及处理措施。 三、检查前准备 1.核对申请单，确认受检者信息、检查部位、目的和方案。 2.确认有无MRI检查禁忌证。
核磁共振成像实验报告
中国石油大学 近代物理实验 实验报告 成 绩： 班级： 姓名 同组者： 教师： 核磁共振实验 【实验目的】 1、理解核磁共振的基本原理； 2、理解磁体的中心频率和拉莫尔频率的关系，并掌握拉莫尔频率的测量方法； 3、掌握梯度回波序列成像原理及其成像过程； 4、掌握弛豫时间的计算方法，并反演 T1和T2谱。 【实验原理】 一．核磁共振现象 原子核具有磁矩，氢原子核在绕着自身轴旋转的同时，又沿主磁场方向B 0作圆周运动,将质子磁矩的这种运动称之为进动，如图1所示。 图1 质子磁矩的进动 在主磁场中，宏观磁矩像单个质子磁矩那样作旋进运动，磁矩进动的频率符合拉莫尔（Larmor ）方程：. 0/2f B γπ= 二、施加射频脉冲后(氢)质子状态 当生物组织被置于一个大的静磁场中后，其生物组织内的氢质子顺主磁场方向的处于低能态而逆主磁场方向者为高能态。在低能态与高能态之间根据静磁场场强大小与当时的温度，势必要达到动态平衡，称为“热平衡”状态。这种热平衡状态中的氢质子，被施以频率与质子群的旋进频率一致的射频脉冲时，将破坏原来的热平衡状态。施加的射频脉冲越强，
持续时间越长，在射频脉冲停止时，M离开其平衡状态B0越远。 如用以Ｂ０为Ｚ轴方向的直角座标系表示Ｍ，则宏观磁化矢量Ｍ平行于ＸＹ平面，而纵向磁化矢量Ｍｚ＝０，横向磁化矢量Mxy最大，如图2所示。这时质子群几乎以同样的相位旋进。施加180°脉冲后，Ｍ与Ｂ０平行，但方向相反，横向磁化矢量Ｍｘｙ为零，如图3所示。 图2 90°脉冲后横向磁化矢量达到最大 图3 180°脉冲后的横向磁化分量为0 三、射频脉冲停止后（氢）质子状态 脉冲停止后，宏观磁化矢量又自发地回复到平衡状态，这个过程称之为“核磁弛豫”。当90°脉冲停止后，Ｍ仍围绕Ｂ０轴旋转，Ｍ末端螺旋上升逐渐靠向Ｂ０，如图4所示。 图4 90度脉冲停止后宏观磁化矢量的变化 1. 纵向弛豫时间（T1） 90°脉冲停止后，纵向磁化矢量要逐渐恢复到平衡状态，测量时间距射频脉冲终止的时
低场核磁共振技术在水泥基材料研究中的应用及展望_孙振平
低场核磁共振技术在水泥基材料研究中的应用及展望* 孙振平1,俞 洋1,庞 敏1,杨培强2,俞文文2,曹红婷2 (1 同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室,上海200092;2 上海纽迈电子科技有限公司,上海200333)摘要 阐述了低场核磁共振技术在水泥基材料研究中的应用现状,认为现有的研究主要集中于水泥水化进程和水在硬化浆体中的扩散特征,也包括对硬化水泥浆体孔结构和比表面积的测试。分析了低场核磁共振技术在实际应用中面临的挑战,展望了该技术在新拌水泥浆体结构性能研究中的应用前景。 关键词 低场核磁共振 孔径分布 横向弛豫时间 硬化水泥浆体中图分类号:T Q172 文献标识码:A A pplications and Outlook of 1 H Low Field NM R Probing into Cement based M at erials SUN Zhenping 1,YU Yang 1,PAN G M in 1,Y ANG Peiqiang 2,YU Wenw en 2,CAO H ongting 2 (1 K ey L abo rato ry of A dv anced Civil Eng ineering M aterials,M inistry of Educatio n,T o ng ji U niversit y, Shang ha i 200092;2 Shanghai N iumag Co rpor atio n,Shanghai 200333)Abstract T he cur rent applications o f lo w f ield N M R in cement based mater ials ar e demo nstr ated.It is found that researches are focused o n cement hydration and w ater diffusio n in har dened cement paste,as well as por e size dis tributio n and specific surface area o f hy dr ated cement paste.Challenges in the curr ent resear ch are analyzed and the fu tur e applications of low field N M R in r esear ch o n fr esh cement paste are fo recast. Key words low field nuclear mag net ic r eso nance,por e size distributio n,tr ansver se relaxation time,hydrated cement paste *国家973基础研究项目(2009CB623104 5) 孙振平:男,1969年生,博士,副教授 T el:021 ******** E mail:g rtszhp@https://www.360docs.net/doc/023040770.html, 自1945年美国物理学家Bloch 和Purcell 发现核磁共振现象以来,核磁共振作为一种重要的现代分析手段已广泛应用于多个领域,如物质结构分析、医学成像和油气资源的勘探等[1]。低场核磁共振分析仪采用价格低廉的钕铁硼永磁材料作为场源,大大降低了仪器制造成本和运行成本,进一步扩展了核磁共振技术的应用。近年来,低场核磁共振技术的应用已逐步从生命科学、地球物理等领域扩展到水泥基材料领域,该方法可在不破坏样品的前提下,利用水分子中质子的弛豫特性研究水泥基材料中水的含量及其分布的变化,具有快速、连续和无损的优势[2]。然而,由于低场核磁共振技术在水泥材料研究中的应用刚刚起步,尚面临许多亟待解决的问题,本文就低场核磁共振技术应用于水泥基材料研究的现状进行归纳评述,并就其发展趋势,尤其是低场核磁共振技术应用于新拌的水泥浆体结构研究的前景进行了展望,希望对该方向研究有所裨益。 1 低场核磁共振的应用 硬化水泥浆体由C S H 凝胶、CH 晶体、AFt 晶体、未水化的水泥颗粒以及毛细孔、水分等组成。M cDonald 等[3]将硬化水泥浆体中的水分为结合水、凝胶孔水和毛细孔水。结合水是与C S H 凝胶发生化学结合的水,纵向弛豫时间T 1大于100m s,横向弛豫时间T 2约为10 s;凝胶水是指在凝胶孔中的水,是C S H 凝胶的组成部分,由于其与凝胶孔壁的强烈作用,T 1和T 2在0.5~1m s 之间;毛细孔水的弛豫时间在5~10m s 范围内。除此之外,还可以将硬化浆体中的水分为自由水、物理结合水和化学结合水[4] 。自由水和物理结合水的横向弛豫时间通常为0.1~10ms [2,5],可以采用NM RD 将孔中的自由水和物理结合水分开[3];化学结合水的横向弛豫时间通常小于100 s,Jehng [4]将水泥浆体样品置于110 的烘箱中48h,以移除自由水和物理结合水,然后测得其表观横向弛豫时间为12 s 。研究表明[6-8],采用Carr Purcell M eiboom Gill(CPM G)序列测试时,水泥浆体第一自旋回波幅度正比于自由水和物理结合水氢核总量。 目前,低场核磁共振技术用于水泥浆体孔结构和硬化浆体比表面积的测试已比较成熟,也开始用于研究水泥水化进程和硬化浆体中水的扩散。 1.1 水泥水化进程 水泥的水化包括初始反应期、诱导期、加速期和减速期。研究发现,水泥浆体的T 1和T 2随水化的进行而逐渐减小, 其中T 1能够反映出水化的不同阶段,即在诱导期和减速期的减少比较缓慢,而在加速期的减小比较快速 [9-13] 。但是,
磁共振检查适应症
磁共振检查的适应症 颅脑MR 检查 先天性颅脑发育异常。 1、 脑积水。 2、 脑萎缩。 3、 卒中及脑缺氧：脑梗塞和脑出血等4、 脑血管疾病。 5、 颅内肿瘤和囊肿。 6、 颅脑外伤。 7、 颅内感染和其他炎性病变。 8、 脑白质病。 9、 ? 4眼及眶区MR 检查 眼眶前病变。 1、 肌圆锥内、外病变。 2、 眼外肌病变。 3、 视神经及其鞘病变。 4、 眼球病变。 5、 ? 亠鼻部MR 检查 鼻咽部良性、恶性病变。 1、 2、喉部良性、恶性病变。 四：口腔、颌面部MRI 检查 五：胸部MR 检查
1、肺脏。 2、纵膈及肺门。 3、胸膜与胸壁。 4、乳腺。 5、心脏、大血管。 六：肝脏、胆系胰腺、脾脏MR检查 1、肝脏、胆系、胰腺、脾脏的原发性或转移性肿瘤，以及肝海绵状 血管瘤。 2、肝寄生虫病。 3、弥漫性肝病。 4、肝、胆、脾、胰腺先天性发育异常。 5、胆道梗阻； 6、肝脓肿。 7、肝局限性结节增生和肝炎性假瘤。 8、手术、放疗。化疗及其它治疗效果的随访和观察。 9、胰腺炎及其并发症。 七：盆腔MR检查 1、膀胱、输尿管、前列腺、精囊腺、子宫、卵巢及其附件的病变。 2、骨盆及盆腔脏脏的损伤。 八：肾脏MR检查 九：肾上腺MR检查
十：腹膜腔及腹膜后间隙MR检查 」：脊柱MR检查 1、椎管内肿瘤。 2、脊髓病变。 3、脊柱及脊髓外伤性病变。 4、脊柱及脊髓先天性病变。 5、椎间盘突出。 6、椎管狭窄。 十二：骨关节和肌肉MR检查 十三：胃肠道MR检查 【下载本文档，可以自由复制内容或自由编辑修改内容，更多精彩文章，期待你的好评和关注，我将一如既往为您服务】
核磁共振成像实验报告
核磁共振成像实验 【目的要求】 1.学习和了解核磁共振原理和核磁共振成像原理； 2.掌握MRIjx 核磁共振成像仪的结构、原理、调试和操作过程； 【仪器用具】 MRIjx 核磁共振成像仪、计算机、样品（油） 【原 理】 磁共振成像（MRI ）是利用射频电磁波（脉冲序列）对置于静磁场B 0中的含有自旋不为零的原子核（1H ）的物质进行激发，发生核磁共振，用感应线圈检测技术获得物质的组织驰豫信息和氢质子密度信息（采集共振信号），用梯度磁场进行空间定位、通过图像重建，形成磁共振图像的方法和技术。 具体的讲，核磁共振是利用核磁共振现象获取分子结构、样品内部结构信息的技术。当具有自旋的原子核的磁矩处于静止外磁场中时会产生进动和能级分裂。在交变磁场作用下，自旋的原子核会吸收特定频率的无线电射频电磁波，从较低的能级跃迁到较高能级。在停止射频脉冲后，原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被物体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像，这就是做核磁共振成像过程。 MRI 的特点： ● 具有较高的物质组织对比度和组织分辨力，对软组织分辨率极佳，能清晰地显示软组织、软骨结构，解剖结构和医学上的病变形态，显示清楚、逼真。 ● 多方位成像，能对被检查部位进行横断面、冠状面、矢状面以及任何斜面成像。 ● 多参数成像，获取T 1加权成像（T 1W1）：T 2加权成像（T 2W2）、质子密度加权成像(PDW1)，在影像上取得物质的组织之间、组织与变化之间T 1、T 2和PD 的信号对比，在医学上对显示解剖结构和病变敏感。 ● 能进行形态学、功能、组织化学和生物化学方面的研究。 ● 以射频脉冲作为成像的能量源，不使用电离辐射，对人体安全、无创。 一、核磁共振原理 产生核磁共振信号必须满足三个基本条件：（1）能够产生共振跃迁的原子核；（2）恒定的静磁场（外磁场、主磁场）B 0；（3）产生一定频率电磁波的交变磁场，射频磁场（RF ）；即：“核”：共振跃迁的原子核；“磁”：主磁场B 0和射频磁场RF ；“共振”：当射频磁场的频率与原子核进动的频率一致时原子核吸收能量，发生能级间的共振跃迁。 1. 原子核的自旋和磁矩 原子核由质子和中子组成，原子核有自旋运动，可以粗略的理解为原子核绕自身的轴向高速旋转的运动，对应有确定的自旋角动量，反映了原子核的内禀特性。自旋的大小与原子核中的核子数及其分布有关，质子数和中子数均为偶数的原子核，自旋量子数I=0，质量数为奇数的原子核，自旋量子数为半整数，质量数为偶数，质子数为奇数的原子核，自旋量子数为整数。原子核自旋角动量的具体数值由原子核的自旋量子数I 决定， )(1+=I I l I 。 原子核具有电荷分布，自旋时形成循环电流，产生磁场，形成磁矩，磁矩的方向与自旋角动量方向一致，大小I P γγμ==，P 是角动量，γ是磁旋比，等于
MRI核磁共振成像与CT成像的联系区别
MRI核磁共振成像与CT成像的联系区别 一、定义 MR(MａgｎｅtiｃRｅsnａne lamge)中文译为核磁共振成像。它是一种生物磁自旋成像技术。工作原理:是将人体置于特殊的磁场中,用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振,并吸收能量。在射频脉冲停止后，氢原子核按特定频率发出射电信号,并将吸收的能量释放出来，被体外的接收器收录,经电子计算机处理获得图像，这就叫核磁共振成像。 CT（Cｏmputed Tomoｇrapｈy)中文译为断层扫描。由于Ｘ线球管和探测器是环绕人体某一部位旋转，所以只能做人体横断面的扫描成像。工作原理：人体各种组织(包括正常和异常组织)对X 线的吸收不等。CT即利用这一特性，将人体某一选定层面分成许多立方体小块,这些立方体小块称为体素。Ｘ线通过人体测得每一体素的密度或灰度，即为CT图像上的基本单位，称为像素。它们排列成行列方阵，形成图像矩阵。分析CT图像, 一方面是观察解剖结构，另一方面是了解密度改变。后者可通过测定CＴ值而知，亦可与周围组织的密度对比观察。人体内肿瘤组织因部位、代谢、生长及伴随情况不同,其密度变化各异。CＴ对组织的密度分辨率较高，且为横断面扫描，提高了肿瘤诊断的准确率。 二、区别
1、成像面。CT成像为横断面,而MRI可做横断、矢状、冠状和任意切面的成像。 2、分辨率。CT比ＭＲI的空间分辨率高,但只能辨别有密度差的组织，对软组织分辨力不高。MＲI对软组织则有较好的分辨力,如肌肉、脂肪、软骨、筋膜等。 3、各自特点。ＭRＩ固然被认为分子水平上的成像有许多优点,但在氢质子缺乏或含量很少的组织如致密的骨骼、钙化、含气的肺部等,皆无法成像。由于MRＩ成像时间较长，昏迷、躁动病人不能获得清晰的图像,体内有金属异物的患者不能进入磁场,此为禁忌症。所以MRＩ与CT相互不能取代，二者相辅相成。 三、肺部影像检查举例 对于肺部的影像学检查,CT和MＲI诊断价值基本相似，但各有特点。如MRI在明确肺部肿瘤与血管之间关系上要明显优于ＣT，但在发现肺部小病灶(<5ｍｍ）方面则不如ＣT敏感。此外对于诊断支气管扩张、肺结核、小量气胸等疾病,ＣT可作为常规检查。而对于肺栓塞患者,其MRＩ诊断价值高于CT．对于肺部检查到底是CT好还是ＭＲI好,不能一概而论，应根据具体病情及所需要了解的情况进行选择。
核磁共振实验报告电子版
核磁共振实验报告 04级11系姓名：徐文松学号：PB04210414 日期：2006.05.12 CONTENTS OF THIS REPORT （Click while press CTRL to locate it） return 核磁共振 return 1．观察核磁共振稳态吸收现象； 2．掌握和磁共振基本试验原理和方法； 值和g因子。 3．测量1H和19F的 return 1．核自旋
原子核具有自旋，其自旋角动量为 h I I p )1(1+= 其中I 是核自旋量子数，其值为半整数或整数。当质子数和质量数均为偶数时，I=0，当质量数为偶数而质子数为奇数时，I=0,1,2…，当质量数为奇数时，I=2n （n=1，3,5…）． 2． 核磁矩 原子核带有电荷，因而具有子旋磁矩，其大小为 )1(211+==I I g p m e g N N μμ N N m eh 2=μ 式中g 为核的朗德因子，对质子，g ＝5.586，N m 为原子核质量，N μ为核磁子，N μ＝ 227100509.5m A ??-，令 g m e N 2= γ 显然有 I I p γμ= γ称为核的旋磁比。 3． 核磁矩在外磁场中的能量 核自旋磁矩在外磁场中会进动。进动的角频率 00B γω= 0B 为外恒定磁场。 ４．核磁共振 实现核磁共振，必须有一个稳恒的外磁场 O B 及一个与O B 和总磁矩m 所组成的平面相垂直的旋转磁场1B ，当1B 的角频率等于0ω时，旋转磁场的能量为E h ?=0ω，则核吸收此旋转磁场能量，实现能级间的跃迁，即发生核磁共振。 此时应满足
00B h g h E N μω==? 00B γω= h 为普朗克常数。 改变O B 或ω都会使信号位置发生相对移动，当共振信号间距相等重复频率为f π4时，表示共振发生在调制磁场的相位为02=ft π，π，π2，… 此时，若已知样品的γ，测出对于能够的射频场频率ν，即可算出O B 。反之测出O B ，可算出γ和g 因子。 本次实验的装置包括电磁铁、边限振荡器、探头及样品、频率计、示波器及移相器等。 return 1． 观察1()H 的核磁共振信号（图像见原始数据）: (1) 固定电压调节射频场的频率 如图组一所示，当ω改变时，共振磁场 γω=B 也就发生改变，因此相邻峰的间距改变， 而相隔的两个峰间距不变。 f关于低场核磁共振采购的一些看法
关于低场核磁共振采购的一些看法 核磁共振成像系统（以下简称核磁）随着时代的发展，其技术水平和临床应用能力越来越高，而其生产成本和市场售价却越来越低，这为大规模的工业化生产和普及型的临床应用带来了可能。在西方国家，磁共振的检查因其与CT检查相比无辐射伤害而成为常规检查和早期肿瘤普查的首选手段。在国内，也有越来越多的医院拥有或正在考虑购买磁共振。特别是因资金条件和病员量少的医院，多数采购低场核磁共振。下面，就低场核磁的有关情况谈一下个人看法，供参考： 在磁共振中，磁场强度在0.1T-0.5T之间的称为低场核磁.按磁场条件又可分为三种：永磁型、超导型和常导型。又可分为开放和非开放型两类。因低场超导型运行费用高和技术特点不突出且在市场上很少就不再介绍。 永磁型：是采用人工合成材料在电磁场中充磁后做成小磁体再经过有序堆积形成磁场。其特点是材料简单，可采用减少磁间距降低开放度来提高主磁场强度（如日立能做到0.4T，这也是永磁设备厂家卖点最重要的一点。但国外的高场强开放式0.6/0.7T磁共振都采用超导）制造工艺难度小成本较低而销售价格低(销售型式也很好,分期\卖方信贷\投资或合作经营都可以),安装简单,一经成型匀场不需再调整.所以,它特别适合于像中国这样的发展中国家生产和普及运用.据不完全统计,自1990年以来,国内有超过18家企业在生产,如安科、威达、东软和近年新加入的三九、迈迪特、鑫高益等。在国内市场投放可能超过千台（没见过在国外医院大量使用的报道）。在国际上，近年来生产并在国内销售的只有日立0.2T、0.3T和0.4T（原装进口），西门子0.2T（原装进口），GE 0.35T（原装进口），而西门子迈迪特0.35T和所有的国产机一样都是采用国产磁体，外购梯度线圈，射频系统等进口件拼装而成。 常导型：1992年，原马可尼公司芬兰工厂研发了具有独家专利的ESR电子自旋稳态磁场技术和垂直磁场相控阵技术，一举突破原来常导核磁的立磁时间和耗电量大的技术瓶颈（在原来的教科书里所举例安装在广州南方医院西门子常导核磁的问题就在此），使常导型核磁共振在临床上应用得到实现。其优质图像，全面的临床功能，先进的技术，优良的制造工艺和可靠稳定的质量很快被用户接受。（西门子公司在2000年以前，也得以使用马可尼这两项技术生产并销售常导型核磁共振，直至飞利浦收购马可尼公司收回专利为止，不能生产常导而转产其并不成功的永磁型）至2000年，国外医院的使用量突破600台。1995年，全亚洲第一台开放式核磁共振马可尼outlook0.23T（第一代机型，现已发展到第四代Panorama/Proview）被引进中国，安装在合肥市第二人民医院。这台机器已正常使用到今天，仍然保持了装机时的优良图像，开机率近100%。在核磁设备中磁场强度的大小是和二磁极的距离成反比的（只针对开放式磁场，高场超导型不同），磁极离的越近，磁场强度越大。不考虑磁极间距而单比磁场大小是无意义的，而且，水分子的共振频率约为10兆赫，恰与我们的核磁共振频率0.23X41兆赫的相近，共振效果最好。这也就是这么多年来，飞利浦一直生产0.23T的最主要原因。在国内，有包括著名的天坛医院、天津医院、浙江省人民医院、山东省人民医院等五十多家用户，算上西门子公司的常导型核磁几十家用户，常导型核磁是原装进口低场核磁共振（包括永磁和低场超导）市场占有率最高的机型。常导型核磁近百台市场占有率确实不能和国产18家生产的过千台机器占有量相比。但是，我们的几十台机器不论装机时间长短，都正在临床一线正常使用，而在国内市场上投放过千台这种型号的永磁型核磁共振能在临床上正常使用超过4年的有多少台呢？
核磁共振实验报告
核磁共振实验报告 一、实验目的与实验仪器 1.实验目的 （1）了解核磁共振的基本原理； （2）学习利用核磁共振校准磁场和测量因子g的方法： （3）掌握利用扫场法创造核磁共振条件的方法，学会利用示波器观察共振吸收信号； （4）测量19F的g N因子。 2.实验仪器 NM-Ⅱ型核磁共振实验 装置，水样品和聚四氟乙烯 样品。 探测装置的工作原理: 图一中绕在样品上的线圈是边限震荡器电路的一部分，在非磁共振状态下它处在边限震荡状态（即似振非振的状态），并把电磁能加在样品上,方向与外磁场垂直。当磁共振发生时，样品中的粒子吸收了震荡电路提供的能量使振荡电路的Q值发生变化，振荡电路产生显著的振荡，在示波器上产生共振信号。 二、实验原理 （要求与提示：限400字以内，实验原理图须用手绘后贴图的方式）
原子核自旋角动量不能连续变化，只能取分立值即： P = 其中I 称为自旋量子数，I=0，1/2，1，3/2，2，5/2，…本实验涉及的质子和氟核 F 19 的自旋量子数I 都等于1/2。类似地原子核的自旋角动量在空间某一方向，例如z 方向的分量不能连续变化，只能取分立的数值 自旋角动量不为零的原子核具有与之相联系的核自旋磁矩， 其大小为： P 2M e g =μ 其中e 为质子的电荷，M 为质子的质量，g 是一个由原子核结构决定的因子，对不同种类的原子核g 的数值不同，g 成为原子核的g 因子。由于核自旋角动量在任意给定的z 方向的投影只可能取（2I+1）个分立的数值，因此核磁矩在z 方向上的投影也只能取（2I+1）个分立的数值： 2M e g p 2M e g m z z ==μ 原子核的磁矩的单位为： 2M e N = μ 当不存在外磁场时，原子核的能量不会因处于不同的自旋状态而不同。通常把B 的方向规定为z 方向，由于外磁场B 与磁矩的相互作用能为： B B P B B E z z m γγμμ-=-=-=?-= 核磁矩在加入外场B 后，具有了一个正比于外场的频率。量子数
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关于核磁共振现象的实验研究与讨论 崔泽轮0942024018 物理学院核工程与核技术专业 摘要：利用连续波法观察了核磁共振现象，测定了H核的核磁共振频率，计算了H核的核磁共振参数，研究了H核在扫场频率和振荡幅度分别作用下的饱和现象。 关键词：核磁共振；共振频率；共振信号；饱和现象；匀强磁场 引言 核磁共振是指具有磁矩的原子核在恒定磁场中，由电磁波引起的共振跃迁现象。1945年12月，珀塞尔等人首先在石蜡样品中观察到核磁共振吸收信号，之后核磁共振领域得到广泛关注，许多物理学家进入这个领域，并取得了丰硕成果。目前，核磁共振技术已经广泛应用于物理、化学、生物、医学等各个领域并发挥着日益重要的作用。它在测定原子核磁矩以及研究原子核结构方面是直接而且准确的方法，也是精确测量磁场的重要方法之一。 虽然产生核磁共振的原理是相同的，但对核磁共振现象的观察与研究的试验方法却有很多，其中连续波的方法易于操作和观察[1]，结果直观易得，故本实验采用这种方法。关于实验原理，本实验并不深究。本实验重点在于观察核磁共振现象，并验证核磁共振原理的若干相关推论，而后对实验中的一些现象作一些分析和讨论，探明这些现象的原因。 1 实验部分 1.1 使用试剂 本实验主要探究H原子核，即质子，在不同化学环境中的共振现象，以及F核在原子状态下的核磁共振现象。关于H核，实验试剂选择了五种：1％的Mn Cl2溶液、1％的CuSO4溶液、1%的FeCl3溶液三种试剂属于弱酸性，且酸性依次增强；纯水呈中性；丙三醇属于有机物。关于F核，实验选择以原子状态存在的F为研究对象。 2.2 实验方法 本实验采用连续波的方法。首先有用此帖产生一个恒定匀强磁场B01，再由扫场线圈在B01上叠加一个旋进磁场B02= Asinω0t叠加后的匀强磁场为B0=B01+Asinω0t，即其在一定范围内做正弦运动。有信号检测器在探头内产生一个与B0垂直的正弦运动的磁场B1=2Asinω0t 其中B1的角频率ω可调。设Bω=ω/γ,则每当B1在运动过程中扫过Bω时，产生一次共振。故共振现象随扫场频率周期性发生。由示波器可观察共振信号。 1.3 设备与规格 ZKY-HG-Ⅱ型专业级边限振荡器核磁共振实验仪：包括边限振荡器、频率计、扫场电源部分、信号检测器以及匀强磁场等部分构成。其中边限振荡器用以产生横向磁场B1；频率计用以调节和显示信号检测器振荡线圈中的信号频率大小和信号幅度；扫场电源部分用以在匀强磁场B01上叠加一个旋进磁场B02，用以控制共振周期性发生，从而减小饱和对信号强度的影响；信号检测器是对振荡线圈频率控制和对试剂共振信号的检测和处理的装置；匀强磁场由两块永磁铁产生。 数字双踪示波器，用以观测共振信号。 1.4实验过程 1.4.1 观察硫酸铜中H核的共振图像
磁共振检查能吃饭吗
全国体检预约平台 全国体检预约平台 磁共振检查能吃饭吗? 现代人热衷于磁共振检查，为了检查结果的准确性，医生总会叮嘱检查者各种注意事项。那么，磁共振检查能吃饭吗?这是不少人关心的话题。 做腹部肝、胆、胰、脾、肾等检查时，请于检查前4小时禁食;并需要您检查过程中保持呼吸平稳，切忌咳嗽或进行吞咽动作。以下就是核磁共振成像检查注意事项： 1.核磁共振检查由于检查时间相对较长，每日检查人数有限，为核磁共振成像。避免您长时间等待，需要医生开单预约，按预约时间前去检查。 2.检查前请取下一切含金属的物品，如金属手表、眼镜、项链、义齿、义眼、钮扣、皮带、助听器等;否则，检查时可能影响磁场的均匀性，造成图像的干扰，形成伪影，不利于病灶的显示，并可能造成个人财物不必要的损失及磁共振机的损伤。 3.如果您装有心脏超搏器、人工心脏金属瓣膜、血管金属夹、眼球内金属异物、体内有铁质异物、胰岛素泵、神经刺激器，以及妊娠三个月以内，不能做此检查，以免发生意外。 4. 昏迷、危重及不能配合的患者不能进行核磁共振检查。 5.做盆腔部位检查时，需要膀胱充盈，请检查前不要解小便。 6.做腹部肝、胆、胰、脾、肾等检查时，请于检查前4小时禁食;并需要您检查过程中保持呼吸平稳，切忌咳嗽或进行吞咽动作。 7.头颅及神经系统检查时，不需要特殊准备。 8.核磁共振检查对饮食、药物没有特别要求。 9.完成一次磁共振检查需要半小时左右，检查过程中，您会听到机器发出的嗡嗡声，此时请尽量静卧，平衡呼吸，身体勿做任何移动，以免影响图像质量。 10.磁共振扫描过程中请身体(皮肤)不要直接触磁体内壁及各种导线，防止皮肤灼伤。 大家在做磁共振前一定要有思想准备，不要急躁，害怕，要听从医生的指导，耐心配合。 本文来源：深圳入职体检https://www.360docs.net/doc/023040770.html,/0755/cl/t40