核磁共振构造
核磁共振的原理及其应用发展
核磁共振的原理及其应用发展摘要:核磁共振是能够深入到物质内部而不破坏被测量对象的一种分析物质构造的现代技术，它通过利用原子核在磁场中的能量变化来获得关于原子核的信息，具有迅速、准确、分辨率高等优点，因而在科研和生产中获得了广泛的应用。
本文主要介绍了核磁共振技术的基本原理，以及核磁共振在化学化工、生物化学、医药等方面的应用，并指出核磁共振波谱技术将成为21世纪一个异常广阔的谱学研究领域.关键词：核磁共振：NMR谱仪引言核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance, NMR)波谱学是一门发展非常迅速的科学。
核磁共振是根据有磁的原子核，在磁场的作用下会引起能级分裂，若有相应的射频磁场作用时，在核能级之间将引起共振跃迁，从而得到化学结构信息的一门新技术。
最早于1946年由哈佛大学的伯塞尔(E. M. Purcell)和斯坦福大学的布洛赫(F. Bloch)等人用实验所证实川。
两人111此共同分享了1952年诺贝尔物理学奖⑵。
核磁共振技术可以提供分子的化学结构和分子动力学的信息，已成为分子结构解析以及物质理化性质表征的常规技术手段⑶，在物理、化学、生物、医药、食品等领域得到广泛应用，在化学中更是常规分析不可少的手段。
从70年代开始，在磁共振频谱学和讣算机断层技术等基础上，乂发展起一项崭新的医学诊断技术，即核磁共振成像技术，并在医学临床上获得巨大成功。
本文主要介绍了核磁共振技术及其在化学领域的应用进展。
1•核磁共振原理泡利(W.Pauli)在1924年首先提出原子核具有磁矩，并认为核磁矩与其本身的自旋运动相联系，用此理论成功地解释了原子光谱的超精细结构国。
核磁矩卩与核自旋角动量L之间的关系为：e 厂⑴式中是质子质量，e为单位电荷，g称为朗德因子(Landefactor),对于不同的核它有不同的值，它反映核内部自旋和磁矩的实验关系。
实验工作中，常常用磁旋LL(Magnetogyric-ratio)y这个物理量表示核磁矩与核自旋的关系，其定义为：A = Y L（2）Y随核的结构不同而不同，对于氢核，即质子，核磁矩比电子的自旋磁矩小得多，一般要小三个数量级。
核磁共振成像的原理与应用
核磁共振成像的原理与应用核磁共振成像(NMR)技术，也被称为磁共振成像(MRI)，是现代医学领域中应用广泛的无创成像技术。
该技术的原理基于核磁共振现象，通过对人体内的原子核进行激发和检测，获得人体内部结构的高清图像，这大大改进了人体内部疾病的诊断和治疗。
本文将从核磁共振成像的原理和应用两个方面进行详细介绍。
一、核磁共振成像的原理核磁共振现象是物理学中的一种基本现象。
当原子核处于强磁场中时，其会发生预cession（进动）现象，即前进和退后的往返运动，其中这一运动的频率与磁场的强度有着密切的关系。
当原子核在外部强磁场中的方向与磁场相连时，将构成高度秩序的、统一前进的状态。
在这一状态下，当对原子核提供一个特定的射频信号时，这些原子核将被激发，产生旋翼运动，并放出周围的能量。
通过激励原子核的磁场脉冲的强度和频率可以产生不同的共振响应，每一个响应都对应着具有不同的特征的原子核，然后我们可以对这些响应进行检测和汇总，最终得到被测量的物体的结构图像。
在核磁共振成像中，我们通常使用磁共振扫描仪来探测原子核，其原理是通过预设区域内的高强度均匀静磁场，使得被探测的原子核都处于同一方向，接着施加特定的射频脉冲，对区域内的原子核进行激发，之后切换成观测模式，检测每个原子核发出的信号，并将这些信号转换成 3D 扫描图像。
二、核磁共振的应用核磁共振成像技术可以被广泛地应用在不同领域，下面将分别介绍医学、生命科学和材料科学领域中的应用。
2.1 医学领域核磁共振成像技术是现代医学中极为重要的成像方法，它可以准确地捕捉人体内部的各种器官和组织的结构特征，从而在医疗精细化发展的进程中显得越发重要。
在肿瘤诊断中，核磁共振成像技术可以提供高精度的3D图像，协助医生更好地判断肿瘤的大小和位置，从而选择更加合适的治疗方案。
在神经科学领域中，核磁共振成像技术可以准确显示人脑中的各个功能区域，如医生可以利用磁共振技术来诊断失眠等神经系统的基础异常。
MRI检查是怎么回事呢刘淑英
MRI检查是怎么回事呢刘淑英发布时间：2023-06-19T09:41:00.848Z 来源：《医师在线》2023年6期作者：刘淑英[导读] 近几年，随着我国医疗技术快速的发展，我国人群对于自身的健康问题十分重视。
目前，有研究结果显示，该技术可以有效的提高临床重要作用。
核磁共振成像（Magnetic Resonce Imaging，MRI）是我国临床医学领域使用较多的医学诊断方式，可以有效的为医生提供疾病判断依据，制定有效的治疗方式，同时可以有效的观察患者生命体征。
MRI就是核磁共振成像，磁共振主要是利用核磁原理将人体置于强大均匀的静磁场中，该技术主要通过特定的无线电波脉冲改变区域磁场，可以有效的激发人体组织内的氢质子核产生共振现象，而发生信号经过计算机有效的处理成像。
磁共振的成像原理不同于核医学以及X线检查，可以有效的避免射线辐射对于人体的损伤，该技术属于无创检查。
由于人体不同组织成分含氢质子不同，因此人群在做核磁共振检查时，会产生不同的型号成像。
而核磁共振成在MRI中，较多的患者对于该技术产生一定的疑问，因此，MRI到底是怎么一回事呢？梓潼县人民医院放射科四川梓潼 622150近几年，随着我国医疗技术快速的发展，我国人群对于自身的健康问题十分重视。
目前，有研究结果显示，该技术可以有效的提高临床重要作用。
核磁共振成像（Magnetic Resonce Imaging，MRI）是我国临床医学领域使用较多的医学诊断方式，可以有效的为医生提供疾病判断依据，制定有效的治疗方式，同时可以有效的观察患者生命体征。
MRI就是核磁共振成像，磁共振主要是利用核磁原理将人体置于强大均匀的静磁场中，该技术主要通过特定的无线电波脉冲改变区域磁场，可以有效的激发人体组织内的氢质子核产生共振现象，而发生信号经过计算机有效的处理成像。
磁共振的成像原理不同于核医学以及X线检查，可以有效的避免射线辐射对于人体的损伤，该技术属于无创检查。
GE HDe1.5T 磁共振的简要构造与维护
GE HDe1.5T 磁共振的简要构造与维护吕瑞春【摘要】介绍GE HDe1.5T MRI简要构造,对磁共振的液氦、冷头、氯压机、水冷机组及环境维持的机房专用精密空调作一说明.结合我院MRI安装使用、维护保养及故障维修的情况,谈谈我们的几点体会和经验.【期刊名称】《内蒙古中医药》【年(卷),期】2012(031)018【总页数】1页(P50)【关键词】GE HDe1.5T MRI;构造;维护【作者】吕瑞春【作者单位】景德镇市第二人民医院器械科 333000【正文语种】中文【中图分类】TH7761 GE HDe1.5T MRI的简要构造2006年9月我院引进全国首台GE“ECO磁共振”，全名为Signa HDe 1.5T MRI。
GE HDe 1.5T MRI装置的简要构造组成如下：A、超导磁体；B、扫描床；C、控制台；D、系统柜。
该款机型设计精巧，只有一个系统柜，射频系统、梯度控制器、PS、MGD、PHPS、DCERD、PDU及系统柜监测系统等高度集成为一体；E、制冷系统。
该款机型在制冷系统上与其他超导磁共振有所不同，它除了给氦压机、梯度线圈提供水冷外，因系统柜高度集成紧凑，还专门为系统柜射频系统、XYZ轴梯度控制部分提供了水冷；F、机房专用精密空调。
要想维护好磁共振，MRI冷却系统（液氦、冷头、氦压机、水冷机组）及环境温湿度控制的机房专用精密空调的工作原理是必须要熟悉的。
2 MRI冷却系统主要部分的工作原理及维护2.1 液氦是使磁场线圈处于超导状态的制冷介质。
利用液氦使超导线圈保持在4.2K（-268.8℃）的低温超导环境。
同时用一监视器测量并显示磁体内液氦百分比及压力。
正常状态下要求液氦百分比不得少于60%，液氦压力保持于（3.9~4.1）psi之间。
当压力降到3.9psi时，由监视器送一个信号给磁体，磁体给液氦加热，液氦压力开始上升。
当液氦压力达到4.1psi时，监视器再送一个信号给磁体，加热停止。
有机化学第11章 波谱(核磁)
一般有机物中质子的δ值在0 ~ 10之间(见P462表11-8）。
4、影响化学位移的因素 1）δ伯H < δ仲H < δ叔H； 2） δ值随邻近原子电负性的增加而增加，随电负性大的 原子数目的增多而增加；
E
h
2
H0
E h
2
H0
实现核磁共 振的条件
CH3CH2OH
二、化学位移 1、定义
CH3CH2OH
由于化学环境的不同而引起的NMR吸收峰位置的不同，
称为化学位移。
2、化学位移的产生原因——屏蔽效应
屏蔽效应是有机化合物分子中的氢核与独立质子相比较， 由于分子中的电子对氢核有屏蔽作用，其核磁共振信号 出现在高磁场。
1HNMR谱图s(3H)为CH3
q(2H)为CH2
O CH3 CH2 C CH3
由于屏蔽效应，外加磁场的强度要略为增加，才能产生 核磁共振信号。显然，核周围的电子云密度越大，屏蔽 效应亦愈大，共振信号将移向高磁场区。
3、化学位移的表示方法——δ值 由于屏蔽效应所造成的磁场强度的改变数量很小，通常
难以准确地测出其绝对值，因此需要一个参考标准来对比。 常用的标准物质是四甲基硅烷，(CH3)4Si，简写为TMS， 它只有一个峰，而且一般质子的吸收峰都出现在它的左边
第十一章 有机波谱分析(2)
11.4 核磁共振谱（Nuclear Magnetic Resonance 简称 NMR）
一、基本原理
核磁共振是由原子核的自旋运动引起的。目前应用广
泛的是氢原子核（质子）的核磁共振谱，称为1HNMR。
头颅MRI-—基础知识(1)
头颅MRI-—基础知识(1)
头颅MRI-—基础知识
MRI技术是一种基于核磁共振原理的成像技术，可以在不使用辐射的情况下生成高分辨率的图像，在医学领域得到了广泛应用。
头颅MRI是
其中的一个应用，可以非常详细地获取人脑内部的构造，为神经系统
疾病的诊断和治疗提供了可靠的依据。
头颅MRI需要在一定的环境中进行，具体如下：
1. 磁场：MRI扫描需要强大的磁场支持，常用的磁场强度为1.5特斯
拉或3.0特斯拉，通常由大型的超导磁体产生。
强大的磁场使得人体
内部的原子核排列产生方向性变化，可以用于成像。
2. 放射波：在磁场的作用下，成像区域的原子核会产生共振，这时需
要通过向身体内部发射放射波的方式刺激原子核，进而产生成像信号。
3. 接收系统：发射的放射波会被人体内部物质吸收、反射和散射，最
后通过接收线圈获得成像信号，这些线圈需要在身体周围放置。
对于头颅MRI，具体需要注意以下几个方面：
1. 头部准确定位：MRI需要在特定位置上成像，头颅区域需要放置有
一个可移动的头架，定位准确，以确保成像的准确性。
2. 静止：MRI需要对静止物体成像，所以在扫描过程中需要保持静止，以免图像模糊。
3. 安全性：由于磁场很强，MRI不能随便进行，使用需要注意安全性，像患者在体内的金属物品，如植入物、牙齿和耳环等，会产生干扰，
应戴上特定的安全装置。
总之，头颅MRI是一项高精度、高分辨率的医学成像技术，除了上述
技术要求外，医生的经验和判断力也对诊断产生关键作用。
核磁共振氢谱 解析图谱的步骤
核磁共振氢谱解析图谱的步骤【2 】核磁共振氢谱核磁共振技巧成长较早,20世纪70年月以前,主如果核磁共振氢谱的研讨和运用.70年月今后,跟着傅里叶变换波谱仪的诞生,13C—NMR的研讨敏捷开展.因为1H—NMR的敏锐度高,并且积聚的研讨材料丰硕,是以在构造解析方面1H—NMR的重要性仍强于13C—NMR.解析图谱的步骤 1.先不雅察图谱是否相符请求;①四甲基硅烷的旌旗灯号是否正常;②杂音大不大;③基线是否平;④积分曲线中没有接收旌旗灯号的地方是否平整.假如有问题,解析时要引起留意,最好从新测试图谱. 2.区分杂质峰.溶剂峰.扭转边峰(spinning side bands).13C卫星峰(13C satellite peaks)(1)杂质峰：杂质含量相对样品比例很小,是以杂质峰的峰面积很小,且杂质峰与样品峰之间没有简略整数比的关系,轻易差别.(2)溶剂峰：氘代试剂不可能达到100%的同位素纯度(大部分试剂的氘代率为99-99.8%),是以谱图中往往呈现响应的溶剂峰,如CDCL3中的溶剂峰的δ值约为7.27 ppm处.(3)扭转边峰:在测试样品时,样品管在1H-NMR仪中快速扭转,当仪器调节未达到优越工作状况时,会消失扭转边带,即以强谱线为中间,呈现出一对对称的弱峰,称为扭转边峰.(4)13C卫星峰：13C具有磁距,可以与1H巧合产生裂分,称之为13C卫星峰,但由13C的自然品貌只为1.1%,只有氢的强峰才能不雅察到,一般不会对氢的谱图造成干扰. 3.依据积分曲线,不雅察各旌旗灯号的相对高度,盘算样品化合物分子式中的氢原子数量.可运用靠得住的甲基旌旗灯号或孤立的次甲基旌旗灯号为标准盘算各旌旗灯号峰的质子数量. 4.先解析图中CH3O.CH3N. .CH3C=O.CH3C=C.CH3-C等孤立的甲基质子旌旗灯号,然后再解析巧合的甲基质子旌旗灯号. 5.解析羧基.醛基.分子内氢键等低磁场的质子旌旗灯号. 6.解析芬芳核上的质子旌旗灯号.7.比较滴加重水前后测定的图谱,不雅察有无旌旗灯号峰消掉的现象,懂得分子构造中所连生动氢官能团.8.依据图谱供给旌旗灯号峰数量.化学位移和巧合常数,解析一级类型图谱.9.解析高等类型图谱峰旌旗灯号,如黄酮类化合物B环仅4,-位代替时,呈现AA,BB,体系峰旌旗灯号,二氢黄酮则呈现ABX体系峰旌旗灯号.10. 假如一维1H-NMR难以解析分子构造,可斟酌测试二维核磁共振谱合营解析构造.11. 组合可能的构造式,依据图谱的解析,组合几种可能的构造式.12. 对推出的构造进行指认,即每个官能团上的氢在图谱中都应有响应的归属旌旗灯号.四. 核磁共振碳谱(13C—NMR)解析图谱的步骤 1.辨别谱图中的非真实旌旗灯号峰(1)溶剂峰：固然碳谱不受溶剂中氢的干扰,但为统筹氢谱的测定及磁场须要,仍常采用氘代试剂作为溶剂,氘代试剂中的碳原子均有响应的峰.(2)杂质峰：杂质含量相对于样品少得多,其峰面积微小,与样品化合物中的碳呈现的峰不成比例.(3)测试前提的影响：测试前提会对所测谱图有较大影响.如脉冲竖直角较大而脉冲距离不够长时,往往导致季碳不出峰;扫描宽度不够大时,扫描宽度以外的谱线会折叠到图谱中来;等等,均造成解析图谱的艰苦. 2.不饱和度的盘算依据分子式盘算的不饱和度,推想图谱烯碳的情形.3.分子对称性的剖析若谱线数量等于分子式中碳原子数量,解释分子构造无对称性;若谱线数量小于分子式中碳原子数量,解释分子构造有必定的对称性.此外,化合物中碳原子数量较多时,有些核的化学情形类似,可能δ值产生重叠现象,应予以留意.4.碳原子δ值的分区碳原子大致可分为三个区(1)高δ值区δ>165ppm,属于羰基和叠烯区：①分子构造中,如消失叠峰,除叠烯中有高δ值旌旗灯号峰外,叠烯两头碳在双键区域还应有旌旗灯号峰,两种峰同时消失才解释叠烯消失;②δ>200 ppm的旌旗灯号,只能属于醛.酮类化合物;③160-180ppm的旌旗灯号峰,则归属于酸.酯.酸酐等类化合物的羰基.(2)中δ值区δ90-160ppm(一般情形δ为100-150ppm)烯.芳环.除叠烯中心碳原子外的其他SP2杂化碳原子.碳氮三键碳原子都在这个区域出峰.(3)低δ值区δ<100ppm,重要脂肪链碳原子区：①不与氧.氮.氟等杂原子相连的饱和的δ值小于55ppm;②炔碳原子δ值在70-100ppm,这是不饱和碳原子的特例. 5.碳原子级数的肯定由低核磁共振或APT(attached proton test).DEPT(distortionless enhancement by polarization transfer)等技巧可肯定碳原子的级数,由此可盘算化合物中与碳原子相连的氢原子数.若此数量小于分子式中的氢原子数,二者之差值为化合物中生动氢的原子数. 6.推导可能的构造式先推导出构造单元,并进一步组合成若干可能的构造式.7.对碳谱的指认将核磁共振碳谱中各旌旗灯号峰在推出的可能构造式长进行指认,找出各碳谱旌旗灯号响应的归属,从而在被推导的可能构造式中找出最合理的构造式,即准确的构造式.。
红外光谱与核磁共振光谱
一、红外光区的划分
红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范围约为 0.76~ 1000µm，根据仪器技术和应用不同，习惯上又将 红外光区分为三个区：近红外光区（0.76 ~ 2.5µm ）， 中红外光区（2.5 ~ 25µm ），远红外光区（25 ~ 1000µ ）。 m
中红外光区（2.5 ~ 25µm ） 绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收 带出现在该光区。由于基频振动是红外光谱中吸 收最强的振动，所以该区最适于进行红外光谱的 定性和定量分析。同时，由于中红外光谱仪最为 成熟、简单，而且目前已积累了该区大量的数据 资料，因此它是应用极为广泛的光谱区。通常， 中红外光谱法又简称为红外光谱法。
FTIS的原理：光源发出的入射光→干涉器→光束
分裂器→两束光→经过不同路径后→两光束产生光程
差→发生干涉现象→再聚集到检测器进行检测。
第四节 红外光谱法的应用
红外光谱法广泛用于有机化合物的定性鉴
定和结构分析。
一、定性分析 研究分子结构：如确定分子的空间构型，求官能团的 定性分析、已知化合物的鉴定及未知化合物的结构鉴 定等。 二、定量分析 由于红外光谱的谱带较多，选择的余地大，所以能方 便地对单一组份和多组份进行定量分析。 但红外光谱法定量灵敏度较低，尚不适用于微量组份 的测定。
量，当红外光的频率与分子中某基团的振动频率相同时
，红外光的能量才能被吸收。
2、红外光与物质之间有耦合作用。分子必须有偶极矩的
变化。
五、吸收峰的位置
1、基频峰的定义：振动能级由基态跃迁到第一激
发态时产生的吸收峰称为基频峰，相应的频率称 为基频。 一般从基态跃迁到第一激发态的几率较大，
所以基频吸收的强度也较大。
1、基本构造
光源→吸收池→单色器 →检测器→记录装置
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核磁共振构造
1 简介
核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种以核
磁共振现象为基础的成像技术。
该技术利用人体组织中的原子核在外
磁场和射频脉冲作用下发生共振的特性进行成像。
相比于传统的X线
成像技术，MRI具有无辐射、无副作用、立体图像和高分辨率等优点，因此广泛应用于医学领域。
本文将介绍MRI的构造。
2 准直系统
MRI系统的准直系统主要由磁铁组成。
MRI中常用的是超导体磁铁，其内部结构是包裹在液氦中的超导体线圈组成。
超导体在液氦温度下
失超后，可以产生极强的磁场。
MRI的准直系统中通常有多个相互作用的磁体，每个磁体都有特定的几何形状和磁场强度，并共同构成高强
度且均匀的主磁场。
主磁场的强度是MRI系统的一个重要参数，通常
在1.5T到3T之间。
在MRI扫描过程中，患者会被放置在主磁场中。
3 梯度线圈系统
MRI系统的梯度线圈主要用于定位和激励患者体内不同位置的原子核，从而进行成像。
梯度线圈包括X、Y和Z三个方向的线圈三层。
每
一层内又有多个线圈，这些线圈通电时可以产生不同的磁场梯度。
MRI
中梯度线圈的线圈数目和大小，线圈之间的距离等等都被精心设计，
这些都是MRI成像品质的重要因素。
MRI中每一层的梯度线圈都可以单独激励，从而产生X、Y和Z方
向的梯度磁场。
这些磁场梯度可以用来定位和激励特定位置的原子核，还可以用于消除组织中的磁场畸变。
4 射频系统
MRI射频系统主要用于激励患者体内的原子核产生共振，从而进行信号采集和成像。
射频线圈是一种特殊的电磁场线圈，在MRI系统中
主要有两种类型：表面线圈和体积线圈。
表面线圈放置在身体表面，可以产生较强的磁场。
不同的表面线
圈适用于不同的成像区域。
体积线圈放置在患者的腔内，适用于头、胸、腹等部位的成像。
体积线圈有时也被用于全身扫描。
射频系统中的线圈和主磁场的均匀程度密切相关，过强的射频线
圈会导致磁场畸变，影响成像质量。
5 控制系统
MRI的控制系统主要用于调节MRI中的各种参数和单独控制各个线圈。
这些参数包括主磁场强度、梯度线圈强度和射频激励线圈的功率等。
同时，还需要对探头位置、低噪声电子设计、精确的信号源和数
据采集等进行管理和控制。
MRI控制系统中的软件可以协调所有这些步骤，期望得到高质量的图像。
MRI控制系统还负责管理磁铁的温度、氦气的压力等，保证MRI
设备的稳定性和安全。
6 总结
通过对MRI的不同组成部分的介绍，可以发现MRI是一个复杂的系统，为了保证其成像质量，每个部分都扮演着重要的角色。
MRI系统中各个部分的相互作用，使其成为一个高度集成、精确控制的医学成像设备。
MRI的非侵入性、无辐射和高分辨率等优点已经使其成为当前先进的医疗技术。