核磁共振波谱的基本原理 - 核磁共振波谱的基本原理

v 2 H0
、 H0均与进动频率成正比
2. 共振吸收的条件
1)
h 0 E
r
2
h

H0

h
：原子核进动频率

：
0
照
射
的
电磁
辐
射
频
率
0
2）m=±1，跃迁发生在相邻能级间
三、自旋弛豫
1.什么叫饱和？ 2.什么叫弛豫？ 3.由Boltzman 方程，如何提高信号灵敏度？
原子核可看作电荷均匀分布的球体， 并像陀螺一样自旋，有磁矩产生，是 核磁共振研究的主要对象。
2. 核磁矩
对于自旋核：P h I (I 1) P：自旋角动量
2
核磁矩 P ：磁旋比（不同核不同）
磁矩方向：服从右手螺旋法则
1H= 2.67519 108 T-1s-1 13C= 6.72615 107 T-1s-1
3. 核自旋取向
在有外加磁场时，核磁矩取向不是任意的 （空间量子化）
有 2 I + 1个取向
I 1 (H核) 2种取向 2
每一种取向用磁量子数m表示：
m I，I 1，I 2 I
I 1 核 自旋取向数2：m 1，m 1
2
2
2
I 1核 自旋取向数3：m 1，0，1
能级分！
自旋量子数 I=1/2的原子核（氢核）， 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。
(1)ｍ＝＋1/2
顺磁场，能量低
(2)ｍ＝－1/2
逆磁场，能量高
PZ

h
2
m
４.能级分裂
Z

PZ

m
Biblioteka Baidu
h
2
在外加磁场中，核磁矩发生能级分裂
能级Ｅ＝
-mZ
H0
第二节 NMR法基本原理
一、原子核的自旋
1. 自旋与自旋分类
原子核：质子和中子组成的带正电荷的粒子。 原子核自旋运动用自旋量子数（I）描述。
I 与原子核的质量数和电荷数（原子序数）有关。
不同原子核I不同
I≠0 核具有磁矩
结论
Ｉ＝1/2的原子核： 1H1，13C6，
19F9，31P15 ,15N7
1. 什么叫饱和？
在H0作用下，低能态核数（n+）与高能态核数目（n-）之 比服从Boltzmann 定律：
n
E
e kT
hH 0
e 2kT
n
H0=1.4092 T，T=300K时，1H的共振频率与分配比
n 0.99999低能态核比高能
n
态多十万分之一
随着滴定进 饱和
E(

1 2
)


h
2


1 2
H0
E (

1 2
)
h
2


1 2
H0

E

E(

1 2
)
E(
1 2
)

2 h H0
H0越大，E越大。
两种取向不完全与外磁场平行，
＝54°24’ 和 125 °36’
二、原子核的共振吸收
1. 原子核的进动 自旋、又绕外磁场回
旋轴运动——进动 Larmor方程描述进 动频率与场强关系：
行，n+=n- 低能态的核等于高能态的核。