大物实验～～核磁共振 实验数据处理
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 ⋅⋅⋅=,23,1,21,0I （1）式中π2h =，h 为普朗克常数。
核磁数据处理方法
核磁数据处理方法
一、引言
核磁共振（NMR）是一种重要的分析技术，广泛应用于化学、生物、医学等领域。
在核磁实验中，数据处理是获取准确结果的关键步骤。
本文将介绍一种常用的核磁数据处理方法，包括数据预处理、峰识别、峰积分和峰定量等步骤。
二、数据预处理
1. 数据导入：将核磁实验得到的原始数据导入到数据处理软件中。
2. 基线校正：对原始数据进行基线校正，去除背景噪音和仪器漂移的影响。
3. 相位校正：对校正后的数据进行相位校正，使峰形更加对称和清晰。
三、峰识别
1. 峰搜索：通过设置合适的搜索条件，在预处理后的数据中寻觅峰的位置。
2. 峰过滤：根据峰的形状、高度、宽度等特征，对搜索到的峰进行过滤，去除噪音和干扰。
3. 峰定位：确定每一个峰的位置，包括峰的中心位置和峰的宽度。
四、峰积分
1. 峰面积计算：根据峰的形状和峰的定位结果，计算每一个峰的面积。
2. 峰面积校正：根据峰的形状和峰的定位结果，对峰的面积进行校正，考虑到峰的形状对积分结果的影响。
五、峰定量
1. 峰面积归一化：将各个峰的面积归一化，以便进行不同样品之间的比较。
2. 峰面积与浓度关系建立：通过浓度已知的标准样品，建立峰面积与浓度之间的关系曲线。
3. 样品浓度计算：根据峰面积与浓度关系曲线，计算待测样品的浓度。
六、总结
本文介绍了一种常用的核磁数据处理方法，包括数据预处理、峰识别、峰积分和峰定量等步骤。
通过这些步骤，可以准确地处理核磁实验数据，获得准确的分析结果。
值得注意的是，不同实验条件下的数据处理方法可能会有所不同，需要根据具体情况进行调整和优化。
物理实验技术中的核磁共振成像的数据处理与分析指南
物理实验技术中的核磁共振成像的数据处理与分析指南核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种基于核磁共振原理的无创成像技术，广泛应用于医学诊断和科学研究领域。
本文将介绍MRI数据处理与分析的一般指南，帮助读者更好地理解和利用MRI成像数据。
一、数据获取与预处理MRI实验通常涉及数据获取和后续的数据处理与分析。
在数据获取方面，首先需要选择适当的实验参数，如扫描序列、扫描范围和扫描时间等。
我们应该根据实验目的和被测物性质进行合理选择。
而后，将样本或受试者放置在MRI扫描仪中，开始数据采集过程。
数据预处理是数据处理与分析的重要一步。
预处理包括去噪、自动化分割和空间校准等过程。
去噪可以采用滤波技术，去除伪影和其他不相关信号，提高图像质量。
自动化分割旨在将MRI图像中的目标物体与背景分离开来，便于后续分析和计算。
空间校准可以对多个扫描序列进行配准，以实现图像叠加显示。
二、数据分析与可视化MRI成像数据分析是利用计算机算法和统计学等方法，对数据进行处理和解释。
常见的数据分析方法包括：图像处理、图像分析、功能连接性分析和定量数据分析等。
图像处理是基于图像本身的一系列操作，如加权和滤波等。
这些操作可以增强图像的对比度和细节，改善可视化效果。
图像分析是对图像的特征和结构进行定量化描述和理解。
我们可以计算区域的面积、强度、形状等形态学指标，进而分析图像中的组织结构和病理特征。
功能连接性分析旨在研究大脑区域之间的功能关联性。
通过将多个MRI图像进行时间序列拼接，可以获得一个连续的时间序列。
基于时间序列数据，我们可以计算不同脑区之间的相关系数，进而探究大脑的功能连接模式。
定量数据分析是对MRI图像中的定量信息进行分析。
例如，可以测量脑灰质和白质的体积、脑血流速度等参数。
这些参数对于疾病的早期诊断和治疗监测具有重要的临床价值。
三、常见问题与解决方案在MRI数据处理与分析的过程中，可能会遇到一些常见问题。
【报告】核磁共振大物实验报告
(3)V=80V时，测得波形如下
当共振信号为非等间距信号时，即共振磁感应强度不等于时，射频场的幅度增大，则在同一周期内B扫过共振磁感应强度的时间间隔增大，而两相邻周期共振信号的时间间隔减小，从而表现为峰间距的变化。
3.保持在谐振频率f=24.683MHz，改变V时：
（1）V=55V时，测得波形如下
/MHz
/MHz
/MHz
/MHz
/T
/cm
2.75
24.681
24.682
24.678
24.683
24.683
24.681
0.58001
/cm
3.00
24.683
24.685
24.683
24.682
24.683
24.683
0.58005
/cm
3.25
24.681
24.680
24.683
24.683
.683
（2）f=24.695MHz，测得波形如下
（3）f=24.689MHz，测得波形如下
通过以上三图可以看出，当固定电压不变，即不变时，改变射频场的频率可以改变射频场的周期T，使得B扫过共振幅度的时间间隔发生变化，从而使峰间距发生变化。
2.当f不变，改变V时：f=24.670MHz
(1)V=55V时，测得波形如下
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？
在上叠加一个调制磁场，用示波器观察信号，调节射频场频率，当显示的波峰之间的距离相等时，即发生共振，此时的频率即为共振频率。
2.B0、B1、的作用是什么？如何产生，它们有什么区别？
3.试述如何用磁共振测量B0？
核磁数据处理方法
核磁数据处理方法一、引言核磁共振（NMR）是一种重要的物理现象，广泛应用于化学、生物、医学等领域。
核磁共振技术通过对样品中的核自旋进行激发和探测，获取样品的结构和性质信息。
在核磁共振实验中，数据处理是不可或者缺的一步，它能够对原始数据进行噪声滤除、谱线拟合、峰识别等操作，从而提取实用的信息。
二、数据处理方法1. 数据预处理数据预处理是核磁数据处理的第一步，旨在去除噪声、消除基线偏移等。
常用的数据预处理方法包括：- 噪声滤波：采用滑动平均、高斯滤波等方法，平滑数据曲线，降低噪声的影响。
- 基线校正：通过拟合基线曲线，将基线偏移的影响消除，使得谱线更加清晰。
2. 谱线拟合谱线拟合是核磁数据处理的关键步骤，它能够从复杂的谱线中提取出实用的信息。
常用的谱线拟合方法包括：- 高斯拟合：将谱线拟合为高斯函数，通过调整高斯函数的参数，使得拟合曲线与实际数据吻合度最高。
- 洛伦兹拟合：将谱线拟合为洛伦兹函数，通过调整洛伦兹函数的参数，使得拟合曲线与实际数据吻合度最高。
- Voigt拟合：将谱线拟合为Voigt函数，它是高斯函数和洛伦兹函数的卷积，能够更好地拟合复杂的谱线。
3. 峰识别峰识别是核磁数据处理的重要环节，它能够确定谱线中的峰位、峰面积等参数。
常用的峰识别方法包括：- 阈值法：通过设置一个阈值，将超过阈值的数据点认定为峰位，从而实现峰识别。
- 导数法：通过计算谱线的导数，找到导数为零的点，即为峰位。
- 滑动窗口法：将一个固定大小的窗口在谱线上滑动，找到窗口内的最大值，即为峰位。
4. 数据分析数据分析是核磁数据处理的最终目标，它能够从处理后的数据中提取出实用的化学或者生物信息。
常用的数据分析方法包括：- 化学位移分析：通过对峰位的分析，确定样品中不同核自旋的化学位移，从而判断样品的结构和组成。
- 峰面积分析：通过对峰面积的分析，确定样品中不同核自旋的相对含量，从而判断样品的组成比例。
- 峰形分析：通过对峰形的分析，确定样品中不同核自旋的环境和相互作用情况，从而判断样品的性质和结构。
物理实验技术中的核磁共振仪器操作方法
物理实验技术中的核磁共振仪器操作方法在物理实验技术领域，核磁共振（NMR）是一种重要的分析方法，广泛应用于化学、生物、医学等领域。
要正确操作核磁共振仪器，需要掌握一系列的操作方法和技巧。
本文将介绍核磁共振仪器的基本操作流程、参数设置、样品制备和数据处理等方面的内容。
一、基本操作流程在进行核磁共振实验之前，首先需要进行基本的仪器操作。
以下是一个典型的核磁共振仪器的操作流程：1. 打开仪器电源和液氮气瓶。
核磁共振仪器通常需要液氮来冷却超导磁体。
在操作核磁共振仪器之前，确保电源和液氮瓶都处于正常工作状态。
2. 打开核磁共振软件。
核磁共振仪器通常配备专用的软件，用于控制仪器和数据处理。
打开软件后，需要进行系统的校准和配置。
3. 放入样品。
将待测试的样品放入核磁共振仪器的样品室中。
样品应该用专用的核磁共振管（NMR tube）装载，并且确保样品浓度适当。
4. 设置参数。
根据实验需求，设置核磁共振仪器的参数，例如扫描时间、扫描范围、脉冲序列等。
参数的设置应该根据样品性质和实验目的来决定。
5. 开始扫描。
点击软件上的扫描按钮，核磁共振仪器开始进行扫描操作。
扫描的时间长度取决于设置的参数和样品的性质。
6. 数据保存和处理。
扫描完毕后，将得到的核磁共振谱图保存到计算机上。
然后，可以使用专门的数据处理软件对谱图进行进一步的处理和分析。
二、参数设置在进行核磁共振实验时，合理的参数设置对于获得准确的结果至关重要。
以下是几个常见的参数设置建议：1. 扫描时间。
扫描时间决定了扫描的精确度和信噪比。
通常情况下，扫描时间应该足够长以确保信号的稳定性，但也不能过长以避免样品的退化。
2. 扫描范围。
扫描范围应根据样品的性质和化学位移进行调整。
一般来说，将所有感兴趣的峰都包含在扫描范围内。
3. 脉冲序列。
选择合适的脉冲序列可以增强核磁信号和降低噪音。
有一些常用的脉冲序列，例如Hahn脉冲序列和Carr-Purcell-Meiboom-Gill脉冲序列，可以根据样品的特点选择合适的脉冲序列。
核磁共振大物实验报告
实验报告姓名：崔泽汉 学号：PB05210079 系别：05006 实验题目：核磁共振实验目的：1.如何实现和观察NMR ； 2.测H 1的γ因子和g 因子；3.测F 19的γ因子和g 因子；4.用NMR 精确测量磁场。
实验内容：一、 利用示波器观察1H 的核磁共振波形1. 当V 不变，改变f 时：V=75V（1） f=24.666MHz ，测得波形如下 （2） f=24.695MHz ，测得波形如下 （3） f=24.689MHz ，测得波形如下通过以上三图可以看出，当固定电压不变，即0B 不变时，改变射频场的频率可以改变射频场的周期T ，使得B 扫过共振幅度的时间间隔发生变化，从而使峰间距发生变化。
2. 当f 不变，改变V 时：f=24.670MHz (1)V=55V 时，测得波形如下 (2)V=65V 时，测得波形如下 (3)V=80V 时，测得波形如下当共振信号为非等间距信号时，即共振磁感应强度不等于0B 时，射频场的幅度增大，则在同一周期内B 扫过共振磁感应强度'B 的时间间隔增大，而两相邻周期共振信号的时间间隔减小，从而表现为峰间距的变化。
3. 保持在谐振频率f=24.683MHz ，改变V 时： （1） V=55V 时，测得波形如下 （2） V=75V 时，测得波形如下 （3） V=90V 时，测得波形如下当共振信号为等间距时，即0B ωγ=时，由于B 的振幅变化不会影响曲线与0B B =的交点，因此不会改变共振信号的间隔。
二、 测H 1的γ因子和g 因子已知T B 58.00=测得谐振频率为从而f =24.681MHz ，由00B γω=得 118600010674.258.010681.2422--⋅⨯=⨯⨯===s T B f B ππωγ由g m eN2=γ得 581.5106.110674.21067.12219827=⨯⨯⨯⨯⨯==--e m g N γ三、 测F 19的γ因子和g 因子已知T B 58.00=测得谐振频率为从而f =23.219MHz ，由00B γω=得 118600010515.258.010219.2322--⋅⨯=⨯⨯===s T B f B ππωγ由g m eN2=γ得 75.99106.110515.21067.1192219827=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==--e m g N γ 四、 用NMR 精确测量磁场实验中测得H 1样品在磁场中不同位置时的谐振频率为下表(已求出11810674.2--⋅⨯=s T γ)，从而可求出在相应位置的磁场。
核磁共振实验大学物理实验报告
核磁共振实验021540202 余东2018/6/14【实验目的】1.了解核磁共振的原理及基本特点。
2.测定H核的g因子、旋磁比γ及核磁矩μ。
3.观察F的核磁共振现象。
测定F核的g因子、旋磁比γ及核磁矩μ4.改变振荡幅度，观察共振信号幅度与振荡幅度的关系，从而了解饱和过程。
5.通过变频扫场，观察共振信号与扫场频率的关系，从而了解消除饱和的方法。
【实验原理】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。
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。
【实验仪器】实验仪器由专业级边限振荡器核磁共振实验仪、信号检测器、匀强磁场组件和观测试剂等四个主体部分组成。
【实验步骤】用红黑连线将实验仪的“扫场输出”与匀强磁场组件的“扫场输入”对应连接起来；用短Q9线将信号检测器左侧板的“探头接口”与匀强磁场组件的“探头”Q9连接；将信号检测器的“共振信号”连接到示波器的“CH2”通道；将实验仪的“同步信号”连接到示波器的“外触发”接口。
1.测量H的g因子、旋磁比γ、核磁矩μ不同试剂测量的H核的g因子、旋磁比γ和核磁矩μ2.改变振荡器振荡幅度观察H核的饱和现象振荡器振荡幅度和共振信号幅度关系表注意：在调节振荡幅度的时候，振荡频率也会发生一定变化，这就需要随时调整振荡频率，使得共振信号一直处于最佳位置。
3.观察F核磁共振信号，测量F的g因子、旋磁比γ、核磁矩μ将氟样品放入匀强磁场组件的试剂插孔中，调节振荡幅度在0.1-1.0mV之间。
然后按照H核的共振信号调节方法调出共振信号，并调节至三峰等间隔。
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实验数据处理：
谐振频率ν=9053MHz
2.用非逐点调谐法测出I-B曲线，计算B
∆和g因子
由上曲线可知：25.1r I A μ≈，315.0r B mT ≈
0I =
48.754.6
51.72
A A μμ+=(取两侧最大值的平均值) 利用公式：1/2002/()r r I I I I I =+，计算可得：1/2002/()33.79r r I I I I I A μ=+= 则由数据和图可知: 26
B mT ∆≈ 由公式 22B
r r B
g B g B μπν
πνγγμ==
=
及 可得， 查表知:226.58210MeV s -=⨯⋅，1115.78810B MeV T μ--=⨯⋅， 并且已求得9053MHz ν=，代入有：
622311
2905310 6.58210 2.05315.010 5.78810g π---⨯⨯⨯⨯==⨯⨯⨯
第二组数据如下 (反向由大到小测量) ：
由上曲线可知：26.5r I A μ≈，308.0r B mT ≈
0I =
53.855.0
54.42
A A μμ+=(取两侧最大值的平均值) 利用公式：1/2002/()r r I I I I I =+，计算可得：1/2002/()35.70r r I I I I I A μ=+= 则由数据和图可知: 27
B mT ∆≈ 由公式 22B
r r B
g B g B μπν
πνγγμ==
=
及 可得， 查表知:226.58210MeV s -=⨯⋅，1115.78810B MeV T μ--=⨯⋅， 并且已求得9053MHz ν=，代入有：
622311
2905310 6.58210 2.10308.010 5.78810
g π---⨯⨯⨯⨯==⨯⨯⨯
由以上所得两组数据的结果求平均值得：
1
(2627)26.52
1
(2.05 2.10) 2.08
2
B T
g ∆=⨯+==⨯+=
下面将两个图放入一个中观察
由图像可知，上升与下降时的r B 不同，B ∆也有差别，下降阶段时的电流值要高于上升阶段的，实验存在一定误差。
（系列1为下降，系列2为上升）
3. 用示波器观察共振波形 图像如下所示：
谐振频率ν=9053MHz
实验总结：
本实验需要多次重复的做同一件事情，很容易出错，因此需要格外的小心，还有本实验的成功的关键就是读微安表的读数，所以，读数时要非常的小心，读数时，要让指针的像与其影重合。
误差分析:
1. 本实验主要误差在于读微安表的示数,属主观误差,应尽量避免，且长时间读
数，也难免产生一定的误差；
2. 在作图求解B ∆和r B 时由于读数导致的误差,也属主观误差,应尽量避免；
3. 由仪器的自身精度和灵敏度也会导致部分误差,属客观误差。
思考题：
能否从实测结果曲线中，取曲线高度一半处对应的磁场差作为B ∆？为什么？
答：不可以.因为在实验时,通常不会采用逐点调谐的方法,而采用非逐点调谐， 所以曲线高度一半并非我们想要的数据.应当进行修正,修正后的公式为:
1/2002/()r r I I I I I =+。