核磁共振及其实验演示
实验7-1 核磁共振实验
实验7-1 核磁共振核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）于1946年由美国的两位科学家布洛赫（Bloch，用感应法发现液态水的核磁共振现象）和伯塞尔（Purcell，用吸收法观测到石蜡中质子的核磁共振）分别发现，为此，他们分享了1952年诺贝尔物理学奖。
早期的核磁共振主要采用连续波技术，灵敏度较低，研究的对象是自然丰度高、旋磁比较大的原子核，如1H、19F等，这就限制了核磁共振的应用范围。
1966年发展起来的脉冲傅里叶变换核磁共振技术，使信号采集由频域变为时域，大大提高了检测灵敏度，使研究低自然丰度的核成为现实，同时，这种方法还可以利用不同的脉冲组合来得到所需要的分子信息。
1971年，琴纳（Jeener）提出了具有两个独立时间变量的二维核磁共振概念，随后，1974年恩斯特（Ernst）等首次成功地实现了二维核磁共振实验，从此核磁共振技术进入一个新时代。
琴纳获得了1991年的诺贝尔化学奖。
核磁共振是测定原子的核磁矩和研究核结构的直接而又准确的方法，是物理学、化学、生物学研究中一种重要、强大的实验手段，也是其它应用学科的重要研究工具。
例如，今天广泛使用的核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）技术，其始于20世纪60年代末，并于20世纪80年代形成实用产品，投入临床应用。
它不同于传统的X线CT，对人体无放射性损害。
其利用人体中的H质子在强磁场内受到射频脉冲的激发，产生核磁共振现象，经过空间编码技术，把以电磁形式放出的核磁共振信号接收转换，通过计算机最后形成图像，以做诊断。
由于它分辨率高、对比度好、信息量大，特别对软组织层次显示的好，所以它一出现就受到影像诊断工作者和临床医生的欢迎，目前已成为对一些疾病的诊断必不可少的检查手段。
2003年，美国科学家劳特布尔和英国科学家曼斯菲尔德，因在核磁共振成像领域的关键性发现，获得了诺贝尔生理学或医学奖。
9实验九 核磁共振
实验九 核 磁 共 振 实 验磁共振技术来源于1939年美国物理学家拉比所创立的分子束共振法。
他用这种方法首先实现了核磁共振这一物理思想，精确地测定了一些原子核的磁矩，从而获得了1944年度的诺贝尔物理学奖。
但分子束技术要把样品物质高温蒸发后才能做实验，这就破坏了凝聚物质的宏观结构。
1945年美国科学家铂塞耳（Purcell ）和布洛赫（Bloch ）小组分别在石蜡和水中观测到稳态的核磁共振信号，这宣告了核磁共振技术在宏观凝聚物质中的成功，于1952年获得诺贝尔物理学奖。
在改进核磁共振技术方面作出重要贡献的瑞士科学家恩斯特（Ernst ）1991年获得诺贝尔化学奖。
核磁共振的方法与技术作为分析物质的手段，由于其可深入物质内部而不破坏样品，并具有迅速、准确、分辨率高等优点而得以迅速发展和广泛应用，已经从物理学渗透到化学、生物、地质、医疗以及材料等学科，在科研和生产中发挥了巨大作用。
通过利用实验仪器观测核磁共振图像，且用量子的观点和经典图形的方式进行解剖，从而了解核磁共振实验的原理。
核磁共振实验用于证实原子核磁矩的存在及测量原子核磁矩的大小，由此推导出原子核的g 因子。
它是近代物理实验中具有代表性的实验。
一、目的要求1. 了解核磁共振的实验基本原理。
2. 学习利用核磁共振校准磁场和测量g 因子的方法。
二、实验仪器永久磁铁、扫场线圈、DH2002型核磁共振仪（含探头）、DH2002型核磁共振仪电源、数字频率计、示波器。
三、实验原理氢原子中电子的能量不能连续变化，只能取离散的数值。
在微观世界中物理量只能取离散数值的现象很普遍。
本实验涉及到的原子核自旋角动量也不能连续变化，只能取离散值 )1(+=I I p ，其中I 称为自旋量子数，只能取0,1,2，3，…整数值或1/2，3/2，5/2，…半整数值。
公式中的 =h /2π，而h 为普朗克常数。
对不同的核素，I 分别有不同的确定数值。
本实验涉及的质子和氟核19F的自旋量子数I 都等于1/2。
磁共振检查技术MRI检查方法-版演示课件-精选.ppt
《医学影像检查技术》第八章 磁共振检查技术
2、 MR对比剂增强原理 顺磁性对比剂Gd-DTPA：从静脉注射对比 剂后， Gd-DTPA经过血液循环达到身体 各部位组织，改变局部组织的磁环境， 缩短组织的驰豫时间 主要缩短组织T1值，所以增强时只扫描 T1WI
《医学影像检查技术》第八章 磁共振检查技术
快速自旋回波序列（FSE）
①图像对比特性与SE相似，磁敏感性更 低； ②成像速度更快； ③回波链长增加，扫描时间缩短，采集 层数减少。
《医学影像检查技术》第八章 磁共振检查技术
反转恢复序列（IR）
①具有较强T1对比特性，短TI反转恢复 序列同时具有较强的T2对比特性； ②可根据需要设定TI，饱和特定组织产 生特征性对比的图像（STIR、FLAIR）； ③短TI对比常用于新生儿脑部成像； ④采集时间较长，扫描层面较少。
《医学影像检查技术》第八章 磁共振检查技术
梯度回波序列（GE）
①具有SE及FSE序列的特点； ②较SE及FSE有更高的磁敏感性； ③采集速度快； ④可用于高分辨成像； ⑤易产生伪影。
《医学影像检查技术》第八章 磁共振检查技术
回波平面技术（EPI）
① EPI只是一种数据采集模式，可与任何脉冲 序列结合产生不同对比的图像； ②是目前成像速度最快的磁共振检查技术； ③由于该技术可大大缩短扫描时间，有效减少 各种运动伪影的产生； ④ EPI技术的梯度频率一般限制在1KHZ，降低 了噪声； ⑤ EPI技术对主磁场均匀性要求较高。
《医学影像检查技术》第八章 磁共振检查技术
核磁共振光谱法ppt课件
但是，实际上在分辨率较高的核磁共振仪上测得的有机物氢 谱往往会得到许多条氢核共振谱线，且存在许多精细结构。 乙醇的核磁共振图谱如图所示（60MHZ）
(a) 低分辨；
(b)高分辨
一、化学位移及其影响因素
1. 两类化学环境
究其原因发现是由于核所处的化学环境对核磁共振吸收的 影响。不同的化学环境就会产生不同的核磁共振信息，因 此就使核磁共振波谱成为研究有机分子结构的重要手段。
两类化学环境的影响： (1) 质子周围基团的性质不同，使它的共振频率不同，这 种现象称为化学位移。 (2) 所研究的质子受相邻基团的质子的自旋状态影响，使 其吸收峰裂分的现象称为自旋－自旋裂分。
2. 化学位移及其表示
化学位移的产生： 当原子核置于强磁场中，其周围运 动着的电子就会产生一个方向相反 的感应磁场，这种对抗外磁场的作 用，称为电子的屏蔽效应。由于核 外电子云的屏蔽作用，使原子核实 际受到的磁场作用减小，为使核磁 发生共振，必须增加外加磁场的强 度以抵消电子云的屏蔽作用。
（二）脉冲傅里叶变换核磁共振波谱(PFT-NMR)
CW-NMR采用的是单频发射和接收方式，在某一时刻内， 只能记录谱图中很窄一部分信号，即单位时间内获得的信息很 少,对于低浓度及信号强度弱的试样（如13C）测定灵敏度低。
PFT-NMR是采用多道发射机同时发射多种频率，使处于 不同化学环境的核同时共振，再采用多道接收装置同时得 到所有的共振信息，因此大大提高了分析速度和灵敏度。
磁 矩 μ （核磁子）* 2.79268 0.85741 2.688 0 0.7023 0.4073 0 -1.893 2.628 1.1305
磁旋比，γ （T－1·S-1·10-8） 2.675 0.4102 0.8583 0 0.6721 0.1931 0 -0.3625 2.5236 1.083
核磁共振实验技术 教学PPT课件
Ʋ样品(600MHz) > Ʋ样品(400MHz), 分辨率 600MHz > V样品400MHz,
23
谱仪的分辨率
仪器的兆周数
1500Hz / 300 MHz = 5ppm 2000Hz / 400 MHz = 5ppm 2500Hz / 500 MHz = 5ppm 3000Hz / 600 MHz = 5ppm
3
NMR技术的起源与发展
（三）、核磁谱仪的发展 1946-1952布洛赫便和珀塞尔一起研制出世界上第一台核磁共振谱仪。 1953年，第一台商品谱仪问世。美国Varian公司，30Hz,7000高斯，0.7特斯拉 1964年，美国Varian公司，超导磁场核磁谱仪，200MHz,4.74特斯拉。 1969年，美国Varian公司，第一台傅里叶变换核磁谱仪，100MHz,2.35特斯拉。 1977年，美国Damadian，第一台人体核磁共振断层成像仪（CT） 1979年，德国Bruker公司，第一台500MHz超导核磁谱仪。 2000年，美国Varian公司，第一台900MHz超导核磁谱仪。
Methodological
Methodological Instrumental/ Methodological Methodological
TROSY
Methodological
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。
核磁共振实验报告
核磁共振实验报告(总8页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-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 F19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 2Me 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：2Me g p 2M e gmz z==μ原子核的磁矩的单位为：2Me 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。
核磁共振类实验-实验报告
核磁共振类实验-实验报告核磁共振类实验实验报告（一）核磁共振（二）脉冲核磁共振与核磁共振成像第一部分核磁共振基本原理1.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。
2.核磁共振的量子力学描述核角动量P 由下式描述，（1）式中，I 是核自旋磁量子数，可取0，1/2，1，...对H 核，I=1/2。
核自旋磁矩μ与P 之间的关系写成P⋅=γμ （2）式中，称为旋磁比e 为电子电荷；pm 为质子质量；J g 为朗德因子。
核磁共振实验技术(小分子)
核磁组：乔晓亚 2018.10.09
400MHz液体核磁共振谱仪操作流程 （1）将身上的手机、卡、钥匙等放到桌子收纳箱内； （2）将核磁管依次放入转子内，用量规调整每一个样品的高度，如下图所示：
（3）放样，如图所示
Add→In sequence from position
1.1 氢谱
zgpr:预饱和单脉冲，（在单脉冲前加一个低功率脉冲）
1.1 氢谱
zgpr预饱和单脉冲序列对应的谱图如下：
1.2 碳谱
zgpg30:
1.2 碳谱
zgpg30:
1.2 碳谱
zgpg30脉冲序列对应的谱图：
1.2 碳谱
zgig:反门控去耦一维碳谱
如果是定量碳谱，则d1取 15s，p1取3.8
选择图标为灰色的序号放样，每次放样结束，等 指示灯灭再放下一个样品
Icon实验设置界面简单介绍
锁场（lock）：
调谐（atmm）：
匀场(topshim)：
匀场(topshim)：
lock level：
一、一维实验 1.1 氢谱 1.2 碳谱 1.3 磷谱 1.4 DEPT实验
二、二维实验 2.1 异核相关谱 2.2 同核相关谱 2.3 NOE类相关谱
1.1 氢谱
zg30:
1.1 氢谱
zg30:
1.1 氢谱
zg30脉冲信息如下:
1.1 氢谱
zg30对应的谱图如下:
1.1 氢谱
压水峰的一维氢谱：
1.1 氢谱
压水峰的一维氢谱：
1.1 氢谱
压水峰的一维氢谱脉冲信息如下：
1.1 氢谱
压水峰的一ห้องสมุดไป่ตู้氢谱谱图如下：
核磁共振波谱法讲义课件
环境科学中的应用
总结词
核磁共振波谱法在环境科学中也有重要的应 用。
详细描述
核磁共振波谱法可用于研究环境中的污染物 和天然有机物。通过测量水中、土壤中、大 气中有机污染物的核磁共振信号，核磁共振 波谱法能够提供关于污染物的种类、浓度和 分布的信息。此外，核磁共振波谱法还可用 于研究天然有机物（如腐殖质）的组成和降
多维核磁共振技术
多维核磁共振技术是一种通 过使用多个频率和磁场分量 来解析核磁共振信号的技术
。
通过多维核磁共振技术，可 以获得更丰富的化学位移信 息和耦合常数信息，从而更
好地解析分子结构。
多维核磁共振技术被广泛应 用于有机化学、材料科学等 领域，对于研究有机分子结 构、材料组成等具有重要意 义。
06 核磁共振波谱法实验操作演示
药物代谢与动力学研究
总结词
核磁共振波谱法在药物代谢与动力学研 究中具有广泛的应用。
VS
详细描述
核磁共振波谱法可用于研究药物在体内的 代谢过程和动力学行为，进而揭示药物的 作用机制和药效。通过测量药物分子在不 同时间点的代谢产物和浓度，核磁共振波 谱法能够提供关于药物吸收、分布、代谢 和排泄的重要信息，有助于新药开发和优 化治疗方案。
耦合常数
测量相邻原子核间自旋作用的强度和方向，揭示分子结构中的空间构型和相互作用。
04 核磁共振波谱法的实验技术应用
CHAPTER
有机化合物的结构鉴定
要点一
总结词
核磁共振波谱法是一种常用的实验技术，可用于有机化合 物的结构鉴定。
要点二
详细描述
核磁共振波谱法是一种基于核自旋磁矩的实验技术，通过 测量原子核在磁场中的共振频率来确定分子的结构。在有 机化合物的结构鉴定中，核磁共振波谱法可用于确定分子 中各原子的连接方式和化学环境，进而推断出分子的三维 结构。常见的核磁共振波谱法包括一维和二维核磁共振谱 ，其中二维核磁共振谱能够提供更丰富的结构信息。