仪器使用说明
TEACHER'S GUIDEBOOK
FD-PNMR-C
脉冲核磁共振实验仪
中国.上海复旦天欣科教仪器有限公司Shanghai Fudan Tianxin Scientific & Educational Instruments Co.,Ltd.
FD-PNMR-C型脉冲核磁共振实验仪使用说明
一、概述
当受到强磁场加速的原子束加以一个已知频率的弱振荡磁场时原子核就要吸收某些频率的能量，同时跃迁到较高的磁场亚层中。通过测定原子束在频率逐渐变化的磁场中的强度，就可测定原子核吸收频率的大小。这种技术起初被应用于气体物质，后来通过斯坦福的布洛赫（Bloch）和哈佛大学的珀塞尔（Puccell）的工作扩大应用到液体和固体。布洛赫小组第一次测定了水中质子的共振吸收，而珀塞尔小组第一次测定了固态链烷烃中质子的共振吸收，两人因此获得了1952年的诺贝尔物理学奖。
自从1946年进行这些研究以来，由于核磁共振的方法和技术可以深入物质内部而不破坏样品，并且具有迅速、准确、分辨率高等优点，所以得到迅速发展和广泛应用，现今已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的作用。
实验上观察核磁共振现象的方法一般分为连续波法（CW-NMR）和脉冲傅立叶变换法（FT-NMR）。
连续波核磁共振是连续施加单一频率的电磁波，在电磁波作用能与自旋系统弛豫效应达到平衡时进行信号获取，因此只能激励某一频率的信号。
脉冲傅立叶变换核磁共振采用脉冲射频场作用到核系统上，观察核系统对脉冲的响应，并利用快速傅立叶变换（FFT）技术将时域信号变换成频域信号，这相当于多个单频连续波核磁共振波谱仪在同时进行激励，因此在较大范围内就可以观察到核磁共振现象，并且信号幅值为连续波溥仪的两倍，目前绝大部分核磁共振波谱仪采用脉冲法，而核磁共振成像仪则清一色地采用脉冲法。
由上海复旦天欣科教仪器有限公司生产的FD-PNMR-C型脉冲核磁共振实验仪在复旦大学近代物理实验室多年研究的基础上改进提高完成，该仪器采用DDS数字合成技术作脉冲发射源，磁铁恒温采用PID控制技术，实验数据稳定可靠、测试方便、实验内容丰富，可以用于高等院校专业物理课程的近代物理实验以及设计性、研究性实验，也可用于核磁共振基本参数测试使用。
二、仪器简介
FD-PNMR-C型脉冲核磁共振实验仪主要由恒温箱体（内装磁铁及恒温装置）、射频发射主机（含调场电源）、射频接收主机（含匀场电源以及恒温显示）三部分构成。仪器外观如下图所示。另外实验时还需要一台PC机。
图1 FD-PNMR-C 型脉冲核磁共振实验仪装置
三、技术指标
1． 调场电源 最大电流0.5A 电压调节0-6.00V 2． 匀场电源 最大电流0.5A 电压调节0-6.00V 3． 共振频率 20.000MHz 4． 磁场强度 0.470T 左右 5． 磁极直径 100mm 6． 磁极间隙 20mm
7． 磁场均匀度 10ppm （mm mm mm 101010??） 8． 恒温温度 36.500
C
9． 磁场稳定度 磁体恒温4小时磁场达到稳定，每分钟拉莫尔频率漂移小于5Hz 四、实验项目
1． 了解脉冲核磁共振的基本实验装置和基本物理思想，学会用经典矢量模型方法解释脉冲核磁共
振中的一些物理现象。
2． 用自由感应衰减法测量表观横向弛豫时间*
2T ，分析磁场均匀度对信号的影响。 3． 用自旋回波法测量不同样品的横向弛豫时间2T 。 4． 用反转恢复法测量不同样品的纵向弛豫时间1T 。 5． 调节磁场均匀度，通过傅里叶变换测量样品的化学位移。
6． 测量不同浓度硫酸铜溶液中氢原子核的横向弛豫时间2T 和纵向弛豫时间1T ，测定其随CuSO 4浓
度的变化关系。（选做） 五、注意事项
1. 因为永磁铁的温度特性影响，实验前首先开机预热3-4个小时（不同室温情况下，恒温稳定时间有所区别），等磁铁稳定在C 0
50.36时再开始实验。
2. 仪器连线时应严格按照说明书要求连接，避免出错，损坏主机。
脉冲核磁共振实验
【实验目的】
1.了解脉冲核磁共振的基本实验装置和基本物理思想，学会用经典矢量模型方法解释脉冲核磁共振中的一些物理现象。
2.用自由感应衰减法测量表观横向弛豫时间*
2T ，分析磁场均匀度对信号的影响。 3.用自旋回波法测量不同样品的横向弛豫时间2T 。 4.用反转恢复法测量不同样品的纵向弛豫时间1T 。 5.调节磁场均匀度，通过傅里叶变换测量样品的化学位移。
6.测量不同浓度硫酸铜溶液中氢原子核的横向弛豫时间2T 和纵向弛豫时间1T ，测定其随CuSO 4浓度的变化关系。（选做） 【实验原理】
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，美国哈佛大学的珀塞尔等人，报道了他们在石蜡样品中观察到质子的核磁共振吸收信号；1946年，美国斯坦福大学布洛赫等人，也报道了他们在水样品中观察到质子的核感应信号。两个研究小组用了稍微不同的方法，几乎同时在凝聚物质中发现了核磁共振。因此，布洛赫和珀塞尔荣获了1952年的诺贝尔物理学奖。
以后，许多物理学家进入了这个领域，取得了丰硕的成果。目前，核磁共振已经广泛地应用到许多科学领域，是物理、化学、生物和医学研究中的一项重要实验技术。它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，也是精确测量磁场的重要方法之一。
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，但它是目前在核磁共振应用中最常见和最有用的核。 （一）核磁共振的量子力学描述 1.单个核的磁共振
通常将原子核的总磁矩在其角动量P 方向上的投影
称为核磁矩，它们之间的关系通常写成
P
?=γμ或P m e g p N
??=2μ （2-1） 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。对氢核来说，5851.5=N g 。
按照量子力学，原子核角动量的大小由下式决定
)1(+=I I P （2-2）
式中π2h =
，h 为普朗克常数。I 为核的自旋量子数，可以取???=,23,1,21,0I 对氢核来说，2
1
=I 。
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 （2-3）
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 m e g P m e
g p N B p N B ???
?
?
?==22 μ 将它写为
m g N N B μμ= （2-4）
式中12710050787.5--?=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
mB g B B E N N B μμμ-=-=?-=
任何两个能级之间的能量差为
)(2121m m B g E E E N N m m --=-=?μ （2-5）
考虑最简单的情况，对氢核而言，自旋量子数21=
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2-1中(a)所示，与此相对应的能级如
图2-1中(b)所示。
m=1/2m=-1/2+1/2g N
u N
B
B
(a )(b )
-1/2g N
u N
B
N
u N
B
图2-1 氢核能级在磁场中的分裂
根据量子力学中的选择定则，只有1±=?m 的两个能级之间才能发生跃迁，这两个跃迁能级之间的能量差为
B g E N N ??=?μ （2-6）
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= （2-7）
则氢核就会吸收电磁波的能量，由21=
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 （2-8）
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，我们就观察不到任何核
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 012exp exp μ （2-9） 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 012
1μ-= （2-10） 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
6121075.61-?-=N N 或 61
2
1107-?≈-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（2-10）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，否则磁场再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（2-7）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。 （二） 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 图2-2 陀螺的进动
B dt
P d
?=μ （2-11） 由于，P
?=γμ，所以有
B dt
d
??=μλμ （2-12） 写成分量的形式则为
????
?????-?=-?=-?=)()()(x y y x z
z x x z y
y z z y x
B B dt d B B dt d B B dt d μμγμμμγμμμγμ （2-13） 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 （2-14） 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。将式（2-14）的第
一式对t 求导，并把第二式代入有
x y x B dt d B dt
d μγμγμ202
02
2-=?= 或
0202
2
2=+x x B dt d μγμ （2-15） 这是一个简谐运动方程，其解为)cos(0?γμ+?=t B A x ，由式（2-14）第一式得到
)sin()sin(1
10000
0?γ?γγγμγμ+?-=+???-=?=
t B A t B A B B dt d B x y
以00B ?=γω代入，有
???
?
???
==+=+-=+=常数A t A t A y x L y x 200)()
sin()cos(μμμ?ωμ?ωμ （2-16） 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 之间的夹角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 2-3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（2-4）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 ?-=?-=
（2-17）
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 （2-18）
这一结论与量子力学得出的结论完全一致。
图2-3 磁矩在外磁场中的进动
图2-4 转动坐标系中的磁矩
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。
2． 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 （2-19） 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；现在假定外磁场0B
沿
着z 轴方向，再沿着x 轴方向加上一射频场
x e t B B
)cos(211?=ω （2-20）
式中x e
为x 轴上的单位矢量，12B 为振幅。这个线偏振场可以看作是左旋圆偏振场和右旋圆偏振场的叠加，如图（2-5）所示。在这两个圆偏振场中，只有当圆 偏振场的旋转方向与进动方向相同时才起作用。所以对于γ 为正的系统，起作用的是顺时针方向的圆偏振场，即
000000/μχχB H M M z ===
式中0χ是静磁化率，0μ为真空中的磁导率，0M 是自旋系统与晶格达到热平衡时自旋系统的磁化强度。
图2-5 线偏振磁场分解为圆偏振磁场
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）。考虑了纵向弛豫作用后，假定z M 向平衡值0M 过渡的速度与z M 偏离0M 的程度)(0z M M -成正比，即有
1
0T M M dt dM z
z
--= （2-21） 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。与z M 类似，可以假定：
????
??
?-=-=22T M dt
dM T M dt dM y y x x
（2-22） 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
02)(1
)(--+-??=γ （2-23） 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。
值得注意的是，式中B 是外磁场0B 与线偏振场1B 的叠加。其中，k B B
00=，
j t B i t B B
)sin()cos(111?-?=ωω，B M ?的三个分量是
?
??
???-?--??+k
t B M t B M j
B M t B M i
t B M B M y x x z z y
)cos sin ()cos ()sin (110110ωωωω （2-24） 这样布洛赫方程写成分量形式即为
???????????--?+??-=--??=-?+?=10
1
12012
10)cos sin ()cos ()sin (T M M t B M t B M dt
dM T M B M t B M dt dM T M t B M B M dt dM z y x z y x z y
x z y x
ωωγωγωγ（2-25）
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。
如图（2-6）所示，取新坐标系z y x '''，z '与原来的实验室坐标系中的z 重合，旋转磁场1B
与x '重
合。显然，新坐标系是与旋转磁场以同一频率ω转动的旋转坐标系。图中⊥M 是M
在垂直于恒定磁场
方向上的分量，即M
在xy 平面内的分量，设u
和v 是⊥M
在x '和y '方向上的分量，则
图2-6旋转坐标系
y
x '
??
??-?-=?-?=t u t v M t
v t u M y
x ωωωωsin cos sin cos 把它们代入（2-25）式即得
?
??
???????+-=?---=---=v B T M M dt
dM M B T v
u dt dv T u v dt du z
z z 11012020)()(γγωωωω （2-27） 式中00B ?=γω，上式表明z M 的变化是v 的函数而不是u 的函数。而z M 的变化表示核磁化强度矢量的能量变化，所以v 的变化反映了系统能量的变化。
从式（2-27）可以看出，它们已经不包括t ?ωcos ，t ?ωsin 这些高频振荡项了。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，则可以认为u ，v ，z M 都不随时间发生变化，0=dt du ，0=dt dv
，0=dt
dM z , 即系统达到稳定状态，此时上式的解称为稳态解：
[]
???
??
?
?
????+-+-+=
+-+?=+-+-?=21212
202200222
1212
2022201212
1220220
0221)(1)(1)(1)(1)(T T B T M T M T T B T T M B v T T B T M T B u z γωωωωγωωγγωωωωγ （2-28） 根据式（2-28）中前两式可以画出u 和v 随ω而变化的函数关系曲线。根据曲线知道，当外加旋转磁场1B 的角频率ω等于M 在磁场0B
中的进动角频率0ω时，吸收信号最强，即出现共振吸收现象。 3．结果分析
由上面得到的布洛赫方程的稳态解可以看出，稳态共振吸收信号有几个重要特点： 当0ωω=时，v 值为极大，可以表示为2
1212
0211T T B M T B v γγ+?＝
极大，可见，2/1211)(1
T T B ?=γ时，v
达到最大值01
2
max 21M T T v =,由此表明，吸收信号的最大值并不是要求1B 无限的弱，而是要求它有一定的大小。
共振时0=-=?ωωωo ，则吸收信号的表示式中包含有2
12
111T T B S ?+=
γ项，也就是说，1
B 增加时，S 值减小，这意味着自旋系统吸收的能量减少，相当于高能级部分地被饱和，所以人们称
S 为饱和因子。
实际的核磁共振吸收不是只发生在由式（2-7）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。由式（2-28）可以
看出，吸收曲线半宽度为
)
1(1
2
/12
12
12
20T T B T γωω-=
- （2-29）
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。 （三）脉冲核磁共振 1.射频脉冲磁场瞬态作用
实现核磁共振的条件：在一个恒定外磁场0B 作用下，另在垂直于0B 的平面（x ，y 平面）内加进一个旋转磁场1B ,使1B 转动方向与μ的拉摩尔进动同方向，见图3-1。如1B 的转动频率ω与
拉摩尔进动频率0ω相等时，μ会绕0B 和1B 的合矢量进动，使 μ
与0B 的夹角θ发生改变,θ增大,
核吸收1B 磁场的能量使势能增加。如果1B 的旋转频率ω与0ω不等，自旋系统会交体地吸收和放出能量，没有净能量吸收。因此能量吸收是一种共振现象，只有1B 的旋转频率ω与0ω相等使才能发生共振。
图3-1 拉摩尔进动 图3-2 直线振荡场
旋转磁场1B 可以方便的由振荡回路线圈中产生的直线振荡磁场得到。因为一个t B ?ωcos 21的直线磁场，可以看成两个相反方向旋转的磁场1B 合成，见图2-1。一个与拉摩尔进动同方向，另一个反方向。反方向的磁场对μ
的作用可以忽略。旋转磁场作用方式可以采用连续波方式也可以采用脉冲方式。
因为磁共振的对象不可能单个核，而是包含大量等同核的系统，所以用体磁化强度M
来描述,核系统M 和单个核i μ
的关系为
∑==N i i M 1
μ
（3-1）
M
体现了原子核系统被磁化的程度。具有磁矩的核系统，在恒磁场0B 的作用下，宏观体磁化矢量M
将绕0B 作拉摩尔进动，进动角频率
00B γω= （3-2）
如引入一个旋转坐标系),,(z y x ''，z 方向与0B 方向重合，坐标旋转角频率0ωω=,则M
在新坐标系中静止。若某时刻,在垂直于0B
方向上施加一射频脉冲，其脉冲宽度p t 满足
1T t p <<,2T t p <<（1T ,2T 为原子核系统的驰豫时间）
，通常可以把它分解为两个方向相反的圆偏
振脉冲射频场，其中起作用的是施加在轴上的恒定磁场1B ,作用时间为脉宽p t ，在射频脉冲作用前
M 处在热平衡状态，方向与z 轴（z '轴）重合，施加射频脉冲作用，则M
将以频率1B γ绕x '轴进
动。
图3-3
M
转过的角度p t B 1γθ=（如图3-3中a 所示）称为倾倒角,如果脉冲宽度恰好使2/πθ=或πθ=，
称这种脉冲为090或0180脉冲。
90脉冲作用下M
将倒在y '上，0
180脉冲作用下M
将倒向z -方向。由p t B 1γθ=可知，只要射频场足够强，则p t 值均可以做到足够小而满足21,T T t p <<,这意味着射频脉冲作用期间弛豫作用可以忽略不计
2.脉冲作用后体磁化强度M
的行为——自由感应衰减（FID ）信号
设0＝t 时刻加上射频场1B ,到p t t =时M 绕1B 旋转0
90而倾倒在y '轴上，这时射频场1B 消
失，核磁矩系统将由弛豫过程回复到热平衡状态。其中0z M M →的变化速度取决于1T ,0x →M 和0y →M 的衰减速度取决于2T ,在旋转坐标系看来，M
没有进动，恢复到平衡位置的过程如图3-4中（a ）所示。在实验室坐标系看来，M
绕z 轴旋进按螺旋形式回到平衡位置，如图3-4中（b ）所示。
90脉冲作用后的弛豫过程
图3-4 0
在这个弛豫过程中，若在垂直于z轴方向上置一个接收线圈，便可感应出一个射频信号，其频
相同，其幅值按照指数规律衰减，称为自由感应衰减信号，也写作FID信号。经率与进动频率0
检波并滤去射频以后，观察到的FID信号是指数衰减的包络线，如图3-5（a）所示。FID信号与M
在xy平面上横向分量的大小有关，所以900脉冲的FID信号幅值最大，1800脉冲的幅值为零。
图3-5 自由感应衰减信号
B不可能绝对均匀，样品中不同位置的核磁矩所处的外场大小有所不同，实验中由于恒定磁场0
其进动频率各有差异，实际观测到的FID信号是各个不同进动频率的指数衰减信号的叠加，如图3-5
中（b ）所示，设'
2T 为磁场不均匀所等效的横向弛豫时间，则总的FID 信号的衰减速度由2T 和'
2T 两
者决定，可以用一个称为表观横向弛豫时间*
2T 来等效：
'
22*21
11T T T +
= （3-3） 若磁场域不均匀，则'2T 越小，从而*
2T 也越小，FID 信号衰减也越快。
3.驰豫过程
驰豫和射频诱导激发是两个相反的过程，当两者的作用达到动态平衡时，实验上可以观测到稳
定的共振讯号。处在热平衡状态时，体磁化强度M
沿Z 方向，记为0M 。
驰豫因涉及到体磁化强度的纵向分量和横向分量变化，故分为纵向驰豫和横向驰豫。 纵向驰豫又称为自旋—晶格驰豫。宏观样品是由大量小磁矩的自旋系统和它们所依附的晶格系统组成。系统间不断发生相互作用和能量变换，纵向驰豫是指自旋系统把从射频磁场中吸收的能量交给周围环境，转变为晶格的热能。自旋核由高能态无辐射地返回低能态，能态粒子数差n 按下式规律变化
)/exp(10T t n n -= （3-4）
式中，0n 为时间0=t
时的能态粒子差，1T 为粒子数的差异与体磁化强度M
的纵向分量Z
M 的变化一致，粒子数差增加Z M 也相应增加，故1T 称为纵向驰豫时间。
1T 是自旋体系与环境相互作用时的速度量度，1T 的大小主要依赖于样品核的类型和样品状态，
所以对1T 的测定可知样品核的信息。
横向驰豫又称为自旋—自旋驰豫。自旋系统内部也就是说核自旋与相邻核自旋之间进行能量交换，不与外界进行能量交换，故此过程体系总能量不变。自旋—自旋驰豫过程，由非平衡进动相位
产生时的体磁化强度M
的横向分量⊥M ≠0恢复到平衡态时相位无关⊥M =0表征,所需的特征时间
记为2T 。由于 2T 与体磁化强度的横向分量⊥M 的驰豫时间有关，故2T 也称横向驰豫时间。自旋—自旋相互作用也是一种磁相互作用，进动相位相关主要来自于核自旋产生的局部磁场。射频场1B ，
外磁场空间分布不均匀都可看成是局部磁场。
4.自旋回波法测量横向弛豫时间2T （0
018090--τ脉冲序列方式）
自旋回波是一种用双脉冲或多个脉冲来观察核磁共振信号的方法，它特别适用于测量横向弛豫时间2T ，谱线的自然线宽是由自旋-自旋相互作用决定的，但在许多情况下，由于外磁场不够均匀，谱线就变宽了，与这个宽度相对应的横向弛豫时间是前面讨论过的表观横向弛豫时间*
2
T ，而不是
2T 了，但用自旋回波法仍可以测出横向弛豫时间2T 。
图3-6 自旋回波信号
实际应用中，常用两个或多个射频脉冲组成脉冲序列，周期性的作用于核磁矩系统。比如在0
90
射频脉冲作用后，经过τ时间再施加一个0
180射频脉冲，便组成一个0
18090--τ脉冲序列，这些脉冲序列的脉宽p t 和脉距τ应满足下列条件：
τ,,21T T t p << （3-5） 21*
2,T T T <<τ （3-6）
0018090--τ脉冲序列的作用结果如图5所示，在090射频脉冲后即观察到FID 信号；在0
180
射频脉冲后面对应于初始时刻的τ2处可以观察到一个“回波”信号。这种回波信号是在脉冲序列作用下核自旋系统的运动引起的，所以称为自旋回波。
实验三微波顺磁共振 电子自旋的概念是Pauli在1924年首先提出的。1925年,S.A.Goudsmit和 G.Uhlenbeck用它来解释某种元素的光谱精细结构获得成功。Stern和Ger1aok也以实验直接证明了电子自旋磁矩的存在。 电子自旋共振(Electron Spin Resonance)缩写为ESR，又称顺磁共振(Paramagnetic Resonance)。它是指处于恒定磁场中的电子自旋磁矩在射频电磁场作用下发生的一种磁能级间的共振跃迁现象。这种共振跃迁现象只能发生在原子的固有磁矩不为零的顺磁材料中，称为电子顺磁共振。1944年由前苏联的柴伏依斯基首先发现。它与核磁共振(NMR)现象十分相似，所以1945年Purcell、Paund、Bloch和Hanson等人提出的NMR实验技术后来也被用来观测ESR现象。 ESR己成功地被应用于顺磁物质的研究,目前它在化学、物理、生物和医学等各方面都获得了极其广泛的应用。例如发现过渡族元素的离子、研究半导体中的杂质和缺陷、离子晶体的结构、金属和半导体中电子交换的速度以及导电电子的性质等。所以：ESR也是一种重要的近代物理实验技术。 ESR的研究对象是具有不成对电子的物质，如(1)具有奇数个电子的原子，象氢原子； (2)内电子壳层未被充满的离子，如过渡族元素的离子；(3)具有奇数个电子的分子，如NO； (4)某些虽不含奇数个电子，但总角动量不为零的分子，如O2；(5)在反应过程中或物质因受辐射作用产生的自由基；(6)金属半导体中的未成对电子等等，通过对电子自旋共振波谱的研究，即可得到有关分子、原子或离子中未偶电子的状态及其周围环境方面的信息，从而得到有关的物理结构和化学键方面的知识。 “电子自旋共振”与“核磁共振”的不同点在于电子磁矩较核磁矩大三个数量级，因此在实验中，若二者的共振频率大致相同，则电子自旋共振所需的外加静磁场要小得多，由螺线管产生就够了。 用电子自旋共振方法研究未成对的电子，可以获得其它方法不能得到或不能准确得到的数据。如电子所在的位置，游离基所占的百分数等等。 一、实验目的： 1.了解顺磁共振的基本原理。
脉冲袋式除尘器使用说明书 一、概述 脉冲反吹式除尘器是针对水泥搅拌站、钢厂、火力发电厂灰库、沥青搅拌站专门设计的高效净化专用设备，它采用了先进的清灰技术，具有气体处理能力大，净化效果好，结构简单，工作可靠，维修量小等优点。在结构设计上已考虑到了其布置特点，由于产品密封性好，故可露天布置。 二、技术参数 三、工作原理 含尘气体由进风口进入除尘器箱体内，细小尘粒由于滤袋的多种效应作用，被滞阻在滤袋外壁。净化后的气体通过滤袋上箱体出风口排出。随着使用时间的增长，滤袋表面吸附的粉尘增多，滤袋的透气性减弱，使除尘器阻力不断增大。为保证除尘器的阻力控制在限定的范围之内，由脉冲控制仪发出信号，循序打开电磁脉冲阀，使气包内的压缩空气由喷吹管各喷孔喷射到滤袋（称为一次风），造成滤袋间急剧膨胀，由于反向脉冲气流的冲击作用很快消失，滤筒又急剧收缩，这样使积附在滤袋外壁上的粉尘被清除。落下的灰尘进入灰库。
由于清灰是轮流向几组滤袋分别进行，并不切断需要处理的含尘空气，所以在清灰过程中，除尘器的处理能力不变。 喷吹系统简况： 喷吹系统的组成，脉冲阀A端接压缩空气气包，B端接喷吹管，脉冲阀背压式控制阀、控制动作由控制仪发出指令。在控制仪无信号输出时，控制阀的活动铁芯封住排气口，脉冲阀处于关闭状态。当控制仪发出信号时，控制阀将脉冲背压室与大气相通，脉冲阀开启，压缩空气由气包通过脉冲阀经喷吹管小孔喷进滤袋，造成滤袋内瞬时正压，实现清灰。 四、主要配件 1.脉冲控制仪 脉冲控制仪是电脉冲除尘器的主要控制装置。它输出的信号控制电磁脉冲阀，喷吹的压缩空气对滤袋循序清灰，使除尘器的阻力保持在设定的范围内，以保证除尘器的处理能力和除尘效率。（连接方法，请参考脉冲控制仪使用说明书） 五、安装过程 1、除尘器设备起吊时，应注意避免碰损箱体及配件。灌顶孔径必须小于除尘器。并焊接在储灰灌顶。 2、接通空气压缩机，连接到除尘器储气罐。 3、安装前对除尘器各部件进行全面检查，零部件是否完好齐全，如发现缺少，损坏或变形者，要修整补齐后方可安装。 4、.气包、电磁脉冲阀喷吹管的连接应可靠密封，不得有漏气现象。
脉冲核磁共振实验 核磁共振技术来源于1939年美国物理学家拉比（I.I.Rabi ）所创立的分子束共振法，他使用这种方法首先实现了核磁共振这一物理思想，精确德测定了一些原子核的磁矩，从而获得了1944年度的诺贝尔物理奖.此后,磁共振技术迅速发展,经历了半个多世纪的而长盛不衰,孕育了多个诺贝尔奖获得者,它还渗透到化学、生物、医学、地学和计量等学科领域,以及众多的生产技术部门,成为分析测试中不可缺少的实验手段. 所谓核磁共振,是指磁矩不为零的原子核处于恒定磁场中,由射频或者微波电磁场引起塞曼能级之间的共振跃迁现象.核磁共振现象具有其特点,因此,我们先介绍一些核磁共振的基础知识. 一、核磁共振基础知识 1． Bloch 方程: 1946年Bloch 采用正交线圈感应法观察水的核磁共振信号后就根据经典理论力学推导出Bloch 方程建立核磁共振的唯象理论。长久以来大量的实验表明Bloch 方程在液体中完全精确，同时还发现Bloch 方程在其他能级跃迁理论也高度吻合，比如激光的瞬态理论中Bloch 方程同样适用。所以Bloch 方程已经超越了半经典的陀螺模型，现在已经推广到磁共振以外的能级跃迁系统。在激光物理中采用密度矩阵和Maxwell 方程组推导出Bloch 方程又称为Maxwell-Bloch 方程(有的书称为FHV 表象理论)。所以Bloch 方程促进了量子力学的发展是非常重要的公式。由于Maxwell-Bloch 方程推导涉及高等量子力学和量子电动力学等复杂的理论和繁琐的数学基础所以本文采用Bloch 半经典的唯象理论。 （1）半经典理论: 将原子核等效为角动量为 L 的陀螺和具有磁矩为L γμ=磁针。其中γ称为旋磁比。 原子核在外磁场作用下受到力矩 B T ?=μ (1) 并且产生附加能量 B E ?=μ (2) 根据陀螺原理 T dt L d =和L γμ=得 B dt d ?=μγμ (3) 其分量式 )()() (y x x y z x z z x y z y y Z x B B dt d B B dt d B B dt d μμγμμμγμμμγμ-=-=-= (4) （2）驰豫过程: 驰豫过程是原子核的核磁矩与物质相互作用产生的。驰豫过程分为纵向驰豫过程和横向驰豫过程。 纵向驰豫： 自旋与晶格热运动相互作用使得自旋无辐射的情况下按)T t exp(1 - 由高能级跃迁至低
DMK-3CS 脉冲喷吹控制仪
目录 一、 概述 (2) 二、 构造和功能 (2) 三、 型号含义 (3) 四、 技术指标 (3) 五、 工作原理 (4) 六、 安装和使用 (4) 七、 常见故障的处理 (7)
一、概述 脉冲喷吹控制仪是脉冲袋式除尘器清灰喷吹系统的控制装置，它和电磁脉冲阀组成除尘器的清灰喷吹系统，并由它输出信号控制电磁脉冲阀喷吹压缩空气，对滤袋循序进行清灰，使滤袋外壁的粉尘层保持在可控范围内，从而使除尘器达到应有的处理能力和除尘效率。 脉冲喷吹控制仪主要设定脉冲宽度和间隔时间，并保证每只相关电磁脉冲阀循序喷吹。 z脉冲宽度——控制仪输出一个电信号持续时间。 z脉冲间隔——控制仪输出前后二个电信号之间的间隔时间 z脉冲周期——控制仪从第一位至末位每位都输出一次电信号需要的时间。 脉冲周期=(脉冲宽度+脉冲间隔)×控制位数 z控制仪与相连接的电磁脉冲阀应循序工作，如有10只电磁脉冲阀应从第一只开始喷吹，依次到第十只喷吹后止，下一个程序再从第一只开始。 二、 构造和功能 DMK-3CS型脉冲喷吹控制仪由印刷电路板和全密封塑料外壳组成。 电路板由主电路板和接线电路板两部分组成。 主电路板上装有发光二极管能依次显示每位输出信号的工作顺序（即电磁脉冲阀喷吹顺序）。设有“手进”按钮，能循序检查电磁脉冲阀工作情况，按住“手进”按钮不放就能锁定自动进位，使控制仪处于停顿状态，还设有定压差控制信号输入接点，引入压差信号后即可实现定压差清灰。由于采用专用集成电路从而简化线路和器件，保证控制仪的可靠和稳定。 接线电路板上装有接线端子，按照端子上的编号与相应的电磁脉冲阀连接。两只电位器分别用于设定脉冲宽度和脉冲间隔。 全密封塑料外壳外形美观，防尘性能好，安装和使用方便。上部配用透明外壳，直观主电路板每只电子元件和发光二极管的显示。打开外壳下部塑料盖板，便可在接线电路板上接线或调节电位器，由于接线电路板可以与定位插片和密封接头一起装卸，安装和检修十分方便。 控制仪有配套型和通用型二种，配套型控制仪的输出位数是固定的，适用于相匹配的脉冲袋式除尘器。通用型控制仪的输出位数可在额定位数内选择。适用于配置多种规格袋式除尘器的场所，选用统一的控制仪，便于控制仪的互换。
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
实验 三维脉冲核磁共振成像 1934年拉比等人采用分子束磁共振方法，首次观察到核磁共振现象,成为诺贝尔奖得主。1946年Bloch 和Purcell 分别采用交叉线圈感应法和吸收法，在石蜡和水样品中观察到质子的核磁共振感应信号。这两个团队近乎同时独立完成在凝聚态物质中发现核磁共振，精确测定核磁矩和磁场强度的研究。从而共同荣获1952度诺贝尔物理奖。 核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance ，NMR 、），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。核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging ，NMRI ），是磁矩不为零的原子核，在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂，共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。 在物理学方面，利用NMR 可以研究原子核的结构和性质，凝聚体相变，弛豫过程和临界现象等。在精细化工方面，NMR 技术可以研究高分子材料的结构和多种化学反应的过程。在生物医学领域，利用NMR 可以研究生物组织的组成和生化过程。医学诊断可利用NMR 成像法研究血管和器官损伤，肿瘤结构病变等。在地质学领域，NMR 可以用来探测地下水和地下的油层，燃气和矿物岩层结构。 核磁共振的物理基础是原子核的自旋。原子核不仅是一个带电的力学体系，而且也是核自旋与外电子轨道运动相互作用的结果。而原子核的自旋是质子和中子自旋之和，只有质子数和中子数两者或者其中之一为奇数时，原子核具有自旋角动量和磁矩。这类原子核称为磁性核，只有磁性核才能产生核磁共振。磁性核是核磁共振技术的研究对象。 一、实验目的 1.了解核磁共振的实验原理。 2.通过实验掌握三维脉冲NMR 波谱仪操作和仪器工作原理。 3.采用了解一维成像的原理，理解梯度场在成像中的作用。 4.了解二维成像的原理。 5.了解三维成像的原理。 二、实验原理 1. 具有自旋的原子核，其自旋角动量P 为 )1(+=I I P （1） （1）式中，I 为自旋量子数，其值为半整数或整数，由核性质所决定。π2h = ，h 为普朗克常数。自旋的核具有磁矩μ，μ和自旋角动量P 的关系为 P γμ＝ （2） （2）式中，γ为旋磁比。 在外加磁场00=B 时，核自旋为I 的核处于)12+I （度简并态。外磁场00≠B 时，角动量P 和磁矩μ 绕0B (设为z 方向）进动，进动角频率为： 00B γω= （3） （3）式称为拉摩尔进动公式。拉摩尔进动公式可知，核磁矩在恒定磁场中将绕磁场方向作进动，进动的角频率0ω取决于核的旋磁比γ和磁场磁感应强度0B 的大小。
AC220V MC—40脉冲喷吹控制仪说明书 一、概述 MC型脉冲喷吹控制仪采用世界领先的MOTO微控技术研制而成，专门为各种脉冲喷吹除尘器的控制而设计，功能全面取代PLC，比PLC功能更能强，增加4种用户可调时间参数，覆盖脉冲袋除尘器的所有工作参数，控制方式自动循环，可输出无限路控制信号，控制除尘器无限个脉冲阀。输出的脉冲阀喷吹时间和间隔时间连续可调。用户可根据所需输出路数定做。输出可任意组合控制，本脉冲清灰控制仪专用于脉冲袋式除尘器，它集脉冲阀定时喷吹达到自动清灰的目的，LED 显示各路状态，控制输出时间连续可调，循环时间比其它同类产品可调时间更长，具有线路清晰、外围元件少、操作简单、长期工作稳定的特点。 二、工作原理 本脉冲控制仪采用美国MOTO单片计算机为主控CPU芯片，外围输出电路采用移植PLC内部电路设计，具有PLC的稳定性，又有单片机的灵活可调性能，定时产生时间周期信号，触发高速大功率继电器输出电磁阀所需电流，带动脉冲阀工作。 三、时间调整 控制仪上电后默认脉冲阀喷吹时间是0.2秒，每个阀间隔时间是30秒，大间隔时间是0分，如需调整时间，上电后10秒内调整，第一数码管显示0为脉冲阀个数，按“ZJ”键增加脉冲阀个数，单位是1个(1—40脉冲阀循环可调)，设置好后再按一下“GN”键，第一数码管显示1为为喷大间隔时间，按“ZJ ”键增加时间，单位是一分钟（1分—10分钟循环可调）,完成后再按一下“GN”键，第一数码管显示为2为当前脉冲阀间隔时间，按“ZJ”键增加时间，单位是1秒(1秒—99秒循环可调)。完成后再按一下“GN|”键，第一数码管3为当前脉冲阀，按“ZJ”键增加时间，单位是0.1秒（0.1秒—5秒循环可调）。时间设置好后停10秒自动运行。运行中第一数码管显示“1”为第一个脉冲阀喷吹，显示“2”为第二个脉冲阀喷吹， 四、控制方式 自动控制；程序则从头到尾按照设定时间来回循环。 五、使用与维护 本控制仪属于精密仪器，请放在干净、无振动、无高温、无潮湿的环境下使用，以保证长期工作稳定。 五、使用与维护 本控制仪属于精密仪器，请放在干净、无振动、无高温、无潮湿的环境下使用，以保证长期的工作稳定。 六、安装及注意事项； 先决条件；在安装或拆卸任何电器设备前，请先核实和该电气设备有关联的电源装置已经关闭。否则可能会损。 坏设备以及人身伤害事故。 墙壁安装；按照控制箱的固定孔位置在墙壁上打膨胀螺栓牢固固定，固定位置的墙壁不可有振动，否则会引起控制箱跌落或内部元件松动造成故障无法使用。布线指南；请尽量使用铜线作为导线，控制箱输出端子可以接受0.5mm—2mm 型号的线路。所有的控制箱到负载的线路要有防护措施，避免因碰撞、摩擦、下雨或其它因素造成线路损坏导致控制箱永久性损坏故障或人身伤害事故。
近代物理实验-核磁共振 实验目的： (1)了解核磁共振原理 (2)学习使用核磁共振测量软件 实验原理： 核具有自旋角动量p ，根据量子力学p 的取值为： p=?)1( I I (1) 式中?=h/2π，h 为普朗克常数，I 为自旋量子数，其取值为整数或半整数即0,1,2,…或 1/2,3/2,…。若原子质量数A 为奇数，则自旋量子数I 为半整数，如1H(1/2), 15N(1/2), 17O(5/2), 19F(1/2)等；如A 为偶数,原子序数Z 为奇数，I 取值为整数，如21H(1), 147N(1), 105B(3) 等；当A 、Z 均为偶数时I 则为零，如126C, 168O 等。 核自旋角动量p 在空间任意方向的分量（如z 方向）的取值为： p z = m ? (2) m 的取值范围为-I…I，即-I ，-（I-1），…，（I-1），I 。 原子核的自旋运动必然产生一微观磁场，因此称原子核具有自旋磁矩μ，它与自旋角动量p 的关系为： μ = γ p (3) γ称为旋磁比，γ与原子核本身性能有关，它的数值可正可负。 与自旋角动量一样，自旋磁矩在外加磁场方向的分量值也是量子化的 μz = γ ? m (4) 与p 一样的取值范围一样，m 的取值范围也是 -I…I。对质子1H ，I=1/2, m 的取值为-1/2 和1/2。 核磁矩在外磁场B 0中将获得附加能量 E m =-μz B 0=-γ ? mB 0 (5) 以质子为例，其m 的值为1/2与-1/2，从而在外磁场作用下核能级分裂成两个能级，其能级差ΔE 为 ΔE=γ ? B 0 (6) 如果此时在与B 0垂直方向再加上一个频率为ν的交变磁场B 1，此交变磁场的能量量子为h ν，则当h ν=ΔE 时就会引起核能态在两个分裂能级间的跃迁，即产生共振现象。此时
脉冲控制仪说明书河南潜合自动化科技有限公司 二零一五年一月一日 目录 一、产品概述 (1 二、型号含义: (4 三、技术指标 (5 四、规格尺寸 (6 五、安装方式 (7 六、使用说明 (9 七、参数设置: (9 八、常见故障及排除 (10 九、售后服务 (10 产品使用说明书 一、产品概述 脉冲控制仪是脉冲袋式除尘器喷吹清灰的主要控制装置。它的输出信号控制电磁脉冲阀,进而控制压缩空去对滤袋循序喷吹清灰,使除尘器的运行阻力保持在设定范围之内,以保证除尘器的处理能力和收尘效率。 1.脉冲控制仪工作原理: 脉冲控制仪运行波形图
- 1 - 产品使用说明书 2.脉冲控制仪功能 可根据除尘器清灰要求,调整脉冲宽度、脉冲间隔和周期间隔,控制电磁脉冲阀的开启和关闭,对除尘器实行定时清灰。同时设置有压差控制仪输入接点,接上压差控制仪后可以定压清灰; 脉冲控制仪上的输出指示二极管依次显示每路驱动电压的输出状态,使控制仪输出状态直观清晰; 数码管显示区显示每个参数运行的计时时间和在参数设定时显示参数设定值; 脉冲控制仪器件采用集成电路提高了产品的稳定性和可靠性; 脉冲控制仪采用全密封塑料外壳,外形美观,防尘性能好;接线位置、脉冲控制仪安装孔位置设计合理,便于现场接线安装使用。 3.特点及应用 脉冲控制仪采用工业级芯片作为控制核心;
在印刷线路板上有明显的设置标志,可方便的进行控制仪的清灰参数设置;控制仪输出侧设有各个输出点的工作指示,可快速判断输出点的状态; - 2 - 产品使用说明书 各输出端输出控制电磁脉冲阀的开启,喷吹压缩空气清灰,同时有发光二极管显示喷吹顺序。除尘器清灰时,一边过滤一边喷吹清灰,脉冲控制仪按设定的脉冲宽度和脉冲间隔输出电信号控制脉冲阀逐个喷吹清灰。 该脉冲控制仪产品其操作更直观更简单,性能更稳定。 广泛应用于窑炉,水泥立窑、矿山等行业的除尘清灰系统中。 4.控制仪参数 根据除尘器清灰要求设定脉冲控制仪的脉冲宽度、脉冲间隔、周期间隔、输出路数的参数值使除尘器运行阻力保持在设定范围之内。主要参数如下: 脉冲宽度:控制仪每次输出一路驱动电压,驱动电压持续的时间; 脉冲间隔:输出两路相邻驱动电压的间隔时间; 脉冲周期:脉冲控制仪完成对所有(实际输出路数脉冲电磁阀驱动输出; 周期间隔:两个相邻脉冲周期的间隔时间; - 3 - 产品使用说明书 二、型号含义: - 4 -
近代物理实验-核磁共振 实验目的： (1) 了解核磁共振原理 (2) 学习使用核磁共振测量软件 实验原理： 核具有自旋角动量 p,根据量子力学p的取值为： P= ?..丨(1 1) (1) 式中？=h/2 n , h为普朗克常数，I为自旋量子数，其取值为整数或半整数即0,1,2,…或 1/2,3/2,…。若原子质量数A为奇数，则自旋量子数I为半整数，如1H(1/2), 15N(1/2), 17O(5/2), 19F(1/2)等；如A为偶数,原子序数Z为奇数，I取值为整数，如务(1), 1：N(1), 105B(3) 等；当A、Z均为偶数时I则为零，如126C, 168O等。 核自旋角动量p在空间任意方向的分量(如 z方向)的取值为： p z = m ? (2) m的取值范围为-I…I，即-I，- (I-1 ),…，(I-1 ), I。 原子核的自旋运动必然产生一微观磁场，因此称原子核具有自旋磁矩□，它与自旋角 动量p的关系为： 卩=Y p (3) 丫称为旋磁比，丫与原子核本身性能有关，它的数值可正可负。 与自旋角动量一样，自旋磁矩在外加磁场方向的分量值也是量子化的 z = Y? m (4) 与p 一样的取值范围一样，m的取值范围也是-I…I。对质子1H, 1=1/2, m 的取值为-1/2 和 1/2。 核磁矩在外磁场B o中将获得附加能量 E m=- i z B 0=- Y ? mB°(5) 以质子为例，其m的值为1/2与-1/2 ,从而在外磁场作用下核能级分裂成两个能级，其能级 m/21/2 r n J (a) (b) ? 图】(a)空间童干代(b)能皱分址(c)桩直进 差△ E为 △ E=Y? B 0 (6) 如果此时在与B0垂直方向再加上一个频率为v的交变磁场B1,此交变磁场的能量量子 为h v ,则当h v =△E时就会引起核能态在两个分裂能级间的跃迁，即产生共振现象。此时共振频率V 0为
1.6.160111 脉冲袋式除尘器控制仪 (离线扩展式 输出DC24V/AC220V) 使用说明书 一、仪器的主要特点 本控制仪是用于袋式脉冲除尘器的主控装置，根据设定参数，输出脉冲信号，控制气动阀或电磁阀，进而控制压缩空气对滤袋进行喷吹清灰，以保证除尘器处理能力和收尘效率。 ● 本控制器采用意法半导体ST 公司生产的基于ARM 内核的工业级高速微处理器，性能稳定可靠； ● 外观设计美观大方；按键布局直观，合理； ● 控制器外壳采用ABS 工程塑料，全密封防水设计，可防止灰尘和水侵入，延长控制器使用寿命。 ● 线路板上有醒目的标示符，可方便进行功能设置； ● 可根据除尘器清灰要求，调整脉冲宽度、脉冲间隔和周期间隔。 ● 输出位置设有输出点的工作指示，可快速判断输出点的状态； ● 设有无源压差输入点，可由压差控制清灰； ● 广泛应用于窑炉，水泥立窑、矿山等行业的除尘清灰系统中。 二、仪器的工作原理和参数 室间隔 ...... 脉冲宽度 脉冲间隔 阀 #1 阀 #2 #2 提升阀 #m ... ... ... 提升阀 #1 共m 个室(提升阀) 周期间隔 脉冲阀输出波形 脉冲宽度：每一路驱动电压的持续时间； 脉冲间隔：输出两路相邻驱动电压的间隔时间； 提脉间隔：等待提升阀动作完成的时间（提升间隔），同时也是同一个
室脉冲阀输出完毕后等待提升阀关闭的时间； 组脉冲数：一个单元室的脉冲阀数量； 提升阀数：提升阀数量，即组数或者单元室数量； 室间隔：两个相邻单元室的动作间隔时间； 周期间隔：所有单元室除尘完毕后到下一个除尘周期的间隔时间；三、接线图 运行控制干接点可连接压差传感器，实现压差控制清灰，如不使用传感器，可将电路板上的“运行”跳线用跳线帽短接。 根据不同的参数配置，每个点的功能有所不同： 以20路为例: 现配置为4个单元室，每个单元室有4个脉冲阀。则参数：提升阀数=4，组脉冲数=4，接线图如下： 脉冲阀 当阀门数量超过一台支持的数量，则可将多台控制仪通过通讯的方式级联，最大可支持1024个阀。通讯的接线方式：用1mm2 x2屏蔽双绞线将主机的A+和扩展的A+、主机的B-与扩展的B-相连。通讯线总长度不超过2米。 四、界面显示和设置方法 在运行模式下： 主机显示每一阶段的倒数计时；扩展显示自己的扩展地址，例如“o21”主机扩展#1扩展#2扩展#3... 通讯总线 -1-
第三章 NMR 实验技术基础 4 脉冲技术 a 频偏效应(off-resonance effects) 由于射频场为单色波，而样品中的化学位移有一定的范围，因此不同的核感受到的有效场也不同。 (1) 脉冲作用对象为Z 磁化向量 在off-resonance 状态，相位y 的脉冲作用于平衡态的z 磁化向量后： M M M M M M x y z ==-=+000221sin sin ; (cos )sin cos ;(cos cos sin ) αθαθθθαθ 当频偏大时有明显的相位及强度的畸变： tan (cos )cos sin (cos )sin sin βαθ α αθαγ= = -=-? -M M B y x 111Ω
这个式子适合于分析相位与频偏的关系。 当频偏不大于射频场频率时，90度脉冲后的水平分量的相位与频偏基本上是线性关系， βγτγττπ = -=-= -ΩΩΩ B B 190190902 因此不太大的频偏下，实际的90度脉冲可以当成理想的90度脉冲，后跟一 段演化期，时间长度为ττπ =290 相比之下，有频偏时180度脉冲的效果要差的多，通常需要其他技术来弥补。 90度脉冲的激发曲线的第一个零点位于Ω=±151γB 180度脉冲的激发曲线的第一个零点位 于Ω=±31γB 如蛋白质中C α的化学位移平均在 56ppm 左右,而CO 的化学位移在174ppm 左右，若要激发其中之一同时对另一个影响最小，180度方波的功率应选择为 118125673 8562?=. Hz ,对应的脉冲宽度大约58.4μs. (2) 脉冲作用对象为水平磁化向量(nonresonant effects) 频偏较大时射频场的有效磁场接近Z 向，因此横向磁化向量在脉冲期间绕Z 轴有额外的进动，产生相移：φωτNR p t =<>122()Ω 此处<>对脉冲串作平均，在多维谱中当τp 随间接维时间变化时（如去偶序列），这个相 移在对应的间接维中表现为一个频移ωωNR t = <>122()Ω
能型脉冲控制器 使用说明书 一、概述 脉冲控制器采用单片机为主控制元件，运用数字处理及控制技术，具有速度快、精度高、控制功能强大等优点，采用数码管显示及按键输入，使人、机交互操作更方便。 二、功能 1、控制器具有脉冲输出时间设置功能。 2、脉冲阀间隔时间设置功能。 3、周期间隔时间设置功能。 4、输出路数设置功能。 三、操作面板功能： 1、功能按键：为功能项循环切换按键，在停机状态下，功能项循环顺序为A→B→C→F→A：在运行状态下，功能项循环顺序为 l→2→3→4→5→l。 2、增加按键：数值按循环值增加一。 3、减小按键：数值按循环值减小一。 4、数码管显示：数码管前两位用于指示功能，后三位为显示数值，显示参数（表附后）。 5、发光管指示： A、电源：为控制器电源指示。 四、设置参数表： 第一位后三位说明 A XXX XXX=脉冲阀输出时间（单位：mS） B XXX XXX=脉冲阀间隔时间（单位：S） C XXX XXX=周期间隔时间（单位：S） F XXX XX=脉冲阀输出路数 五、运行参数表： 第一位数码管说明 1-10 XXX 脉冲阀 1运行，XXX=距离脉冲阀1-10剩余时间00 XXX XXX=大周期间隔时间六、使用方法 I、首次使用时，在保护仪上电后，应按使用要求设置保护控制参数，设置完成后延时10S后即保存，直至再次改变这些设置。 2、脉冲阀输出时间设置：在非运行状态，数码管前两位显示“A”时，用增加按键或减小按踺改变数值，脉冲阀输出时间设置为l -999mS循环可选。 3、脉冲阀间隔时间设置：在非运行状态，数码管前两位显示“B”时，用增加按键或减小按键改变数值，脉冲阀间隔时间设置为1-999S循环可选。 4、周期间隔时间|殳置：在非运行状态，数码管前两位显示“C”时，用增加按键或减小按键改变数值，周期间隔时间设置为l-999S循环可选。 5、输出脉冲阀路数设置：在非运行状态，数码符前两位显小‘F”时，用增加按键或减小按键改变数值，输出脉冲阀路数设置为1-10循环可选。 8、只有在非运行状态下，保护控制参数允许设置，在运行状态，禁 止设置。 七、参考接线图
参数对脉冲核磁共振信号图像的影响分析 Analyzing the effects of parameters on NMR images 金磊 0830******* 指导老师:俞熹 复旦大学物理系 摘要 本文主要讨论了脉冲核磁共振信号图像中各种参数的物理意义，从实验原理出发，根据NMI20核磁共振仪实验软件，研究改变各参数对输出图像的影响，并总结出一些有效提高图像质量的参数选择方法。 关键词核磁共振脉冲序列成像参数选择 引言 核磁共振( Nuclear Magnetic Resonance, NMR)是指处在外界恒定磁场为的具有磁矩的原子核，产生能级分裂，若在垂直以方向加一射频（Radio Frequency，RF）场，当射频场的频率等于相邻能级间的跃迁频率时（即满足）核磁矩产生磁偶极跃迁的现象。目前，核磁共振成像(NMRI) 技术是医学中最重要的影像诊断手段之一。 本文主要讨论了脉冲核磁共振信号图像中各种参数的物理意义，结合实验原理，使用NMI20核磁共振仪实验软件，研究改变各参数对输出图像的影响，并总结出有效提高图像质量的参数选择方法。 实验原理 1.核磁共振基本原理 置于磁场中的自旋核系统，具有宏观磁化矢量Mz。沿垂直于外场的方向施加一个频率与拉莫尔频率1相同的射频电场，则宏观磁化矢量也将受到射频磁场作用，发生章动。在实验中可探测到射频脉冲使得磁化适量偏离Z方向一个角度θ。2。在垂直于外磁场的方向施加与质子拉莫尔频率相等的90度射频电磁波，即可使得宏观磁化矢量发生偏转，产生核磁共振成像，在垂直与原磁场方向放置探测横向（XY平面内）磁感应强度的线圈，即可对核磁共振信号进行观察。所得信号即为本实验的主要研究对象。 图1 2.硬脉冲和软脉冲 NMRI中的射频磁场系统发射出中心频率为拉莫尔频率的射频电磁波，激发样品质子群从而 1单个自旋核在磁场中的运动除了不断绕自身轴做转动之外，还以磁场为轴作进动，进动的频率满足公式ω=γ*B，其中的ω即是拉莫尔频率，射频磁场越接近总的拉莫尔频率，共振效果就越明显。 2可知偏转角度取决于射频场的大小和射频脉宽τ。选择合适的射频场大小和射频脉宽，可找到使偏转角为90度和180度的射频脉冲，即实验中用到的90度脉冲和180度脉冲。 γ为旋磁比，是质子的一个参数。
仓顶脉冲除尘器 1、概况 仓顶脉冲除尘器是适用于电厂灰库库顶的一种高效净化专用设备，它采 用了先进的清灰技术，具有气体处理能力大、净化效果好、结构简单、工作 可靠、维护工作量少等特点。 FYM-24仓顶脉冲除尘器，采用了先进集成电路控制仪，具有集成度高，可靠性强等优点;同时，选用上海袋配生产的优质脉冲阀。本产品经电站长期使用证明，性能稳定，运行可靠，深受选用单位及用户的好评。 2、结构简介 FYM-24 型脉冲袋式除尘器的基本结构由四大部分 1、引风机：除尘器上端引风机 2、除尘室：包括多孔板、滤筒、卡盘、文氏管等。 3、喷吹系统：包括脉冲控制仪、电磁脉冲阀、喷吹管、气包。 3、工作原理 含尘空气由风口进入除尘器箱体内，细小尘粒由于滤筒的多种效应作用，被滞阻在滤筒外壁。净化后的气体通过滤筒经文氏管从上箱体出风口排出。随着使用时间的增长，滤筒表面吸附的粉尘增多，滤筒的透气性减弱，使除尘器阻力不断增大。为保证除尘器的阻力控制在限定的范围之内，由脉冲控制仪发出信号，循序打开电磁脉冲阀，使气
包内的压缩空气由喷吹管各喷射到对应的文氏管（称为一次风），并在高速气流通过文氏管时诱导数倍于一次风的周围空气（称为二次风）进入滤筒，造成滤筒瞬间急剧膨胀，由于反向脉冲气流的冲击作用很快消失，滤筒又急剧收缩，这样使积附在滤筒外壁上的粉尘被清除。落下的灰尘经排灰系统排出。由于清灰是依次分别向几组滤筒进行，并不切断需要处理的含尘空气，所以在清灰过程中，除尘器的处理能力保持不变。 四、仓顶脉冲除尘器参数： 高度：1.8米 焊接法兰直径：80厘米 过滤面积：24平方过滤介质：滤筒数量：14只 风量：1500-3000立方每小时 风机：3千瓦 筒体颜色：黄色 配件：脉冲控制仪 五、主要配件 ⑴. 脉冲控制仪： 脉冲控制仪是脉冲袋式除尘器的主控设备，采用了CMOS 数字集成电路配用NPN 低频大功率三极管组成的电子无触点开关，具的较高的集成度和抗干扰能力，耗电省，在电源电压有较大幅度摆动时，仍能正常工作。运行时无噪声、无火花、无触点、无机械易损元件，具有体积小、重量轻、寿命长、工作可靠、维修方便等优点。外壳采用
仓顶脉冲布袋除尘器 使 用 说 明 书 一、概述 仓顶脉冲布袋式除尘器就是利用布袋过滤原理将气灰分离,向外排除乏气,使容器内保持常压得装置。它适宜布置在各种粉料贮存库得顶部,特别适合用于气力输送工艺中得受料仓顶部。由于清灰技术先进,气布比大幅度提高,故具有处理风量大、占地面积小、净化效率高、工作可靠、结构简单、维修量小等特点。除尘效率可以达到99%以上。就是一种成熟得比较完善得高效除尘设备。 脉冲袋式除尘器广泛应用于冶金、矿山、机械、水泥、建材、粮食、制药、轻工、电力等行业,捕集细小而干燥得非纤维性粉尘。在清除粉尘污染,保护环境卫生,改善劳动条件,保障工人健康,回收有用物料等方面,起到了很大得作用。 二、结构与工作原理 1.基本结构 它由五个部分组成 (1)上箱体:包括盖板、风机及排气口; (2)下箱体:包括多孔板、骨架、滤袋、进气口、检修门; (3)清灰系统:包括控制仪、电磁脉冲阀、气包、喷吹管。
2.工作原理 含尘空气经过除尘风机在排气口吸气从除尘器进气口进入除尘箱,细小粉尘通过各种效应被吸附在滤袋外壁,经滤袋过滤后得净化空气,通过文氏管进入上箱体,从风机出气口排出,被吸附在滤袋外壁得粉尘,随着时间得增长,越积越厚,除尘器阻力逐渐上升,处理得气体量不断减少,为了使除尘器经常保持有效状态,设备阻力稳定在一定得范围内,就需要清除吸附在滤袋外面得积灰。 消灰过程就是由控制仪按规定要求对各个电磁脉冲阀发出指令,依次打开阀门,顺序向各组滤袋内喷吹高压空气。于就是,气包内压缩空气经由喷吹管得孔眼穿过文氏管进入滤袋(称为一次风)。而当喷吹得高速气流通过文氏管——引射器得一刹那,数倍于一次得周围空气被诱导,同时进入袋内(称二次风)。由于这一、二次风形成一股与过滤气流相反得强有力逆向气流射入袋内,使滤袋在一瞬间急剧从收缩——膨胀——收缩,以及气流反向作用,逐将吸附在袋壁外面得粉尘清除下来。由于清灰时向袋内喷吹高压空气就是在几组滤袋间依次进行得,并不切断需要处理得含尘空气。所以在清灰过程中,除尘器得压力损失与被处理得含尘气体量都几何不变。这一点就就是脉冲袋式除尘器得先进性之一。 三、技术性能 1.型式:仓顶式脉冲布袋除尘器 2.过滤风量:1320 m3/h 3.清灰方式:在线脉冲清灰(收集粉尘直接卸至石灰粉仓) 4.滤袋规格:φ120*1000/ 12个,材质:防水防油针刺毡 5.过滤面积:5 m2 6.过滤介质:熟石灰粉尘 7.过滤风速:4、5m/min 8、过滤效率:99%以上 9、设备阻力:100 mmH2O 10、运行方式:间断运行 11、除尘风机 型式:离心式 风量:1320 m3/h
中级物理实验报告 脉 冲 核 磁 共 振 一、实验目的 1．掌握脉冲核磁共振的基本概念和方法。 2．通过观测核磁共振对射频脉冲的响应，了解能级跃迁过程（驰豫）。 3．了解自旋回波，利用自旋回波测量横向驰豫时间T 2 。 4．测量二甲苯的化学位移，了解傅立叶变换－脉冲核磁共振实验方法。 二．实验原理 核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance ，NMR )指受电磁波作用的原子核系统，在外磁场中能级之间发生的共振跃迁现象。是1946年由美国斯坦福大学布洛赫(F.Bloch )和哈佛大学珀赛尔(E.M.Purcell )各自独立发现的，两人因此获得1952年诺贝尔物理学奖。早期的核磁共振电磁波主要采用连续波，灵敏度较低。1966年发展起来的脉冲傅立叶变换核磁共振技术，将信号采集由频域变为时域，从而大大提高了检测灵敏度，由此脉冲核磁共振技术迅速发展，成为物理、化学、生物、医学等领域中分析鉴定和微观结构研究不可缺少的工具。 核磁共振的物理基础是原子核的自旋。泡利在1924年提出核自旋的假设，1930年在实验上得 到证实。1932年人们发现中子，从此对原子核自旋有了新的认识：原子核的自旋是质子和中子自旋之和，只有质子数和中子数两者或者其中之一为奇数时，原子核具有自旋角动量和磁矩。这类原子核称为磁性核，只有磁性核才能产生核磁共振。磁性核是核磁共振技术的研究对象。 1．基础知识 具有自旋的原子核，其自旋角动量P 为 P = （1） （1）式中，I 为自旋量子数，其值为半整数或整数，由核性质决定。/2h π= ，h 为普朗克常数。自旋的核具有磁矩μ，μ和自旋角动量P 的关系为 P μγ= （2） （2）式中γ为旋磁比。 在外加磁场00B =时，核自旋为I 的核处于（2I+1）度简并态，外磁场00B ≠时，角动量P 和磁矩μ 绕0B （设为z 方向）进动，进动角频率为： 00B ωγ= （3） （3）式称为拉摩尔进动公式。由拉摩尔进动公式可知，核磁矩在恒定磁场中将绕磁场方向作进动，进动的角频率0ω取决于核的旋磁比γ和磁场磁感应强度0B 的大小。 由于核自旋角动量P 空间取向是量子化的，P 在z 方向上的分量只能取（2I+1）个值，即：
脉冲除尘器基础知识及使用说明 一、设备结构：本设备包括，净气室，袋室，灰斗，卸灰阀，气包，脉冲阀，喷吹管，滤袋。 二、工作原理：含尘气体从灰斗上的进风口进入灰斗，然后变向向上进入袋室，经过滤袋过滤后，干净的气体进入净气室，经引风机排空；被过滤出的粉尘附着在滤袋外表面，被间隔喷吹的压缩气体反向吹落，落入灰斗，经卸灰阀卸出除尘器。 三、运行前的准备工作 1.对设备钢结构件进行检查，看各部件有无明显变形或异常； 2.严格检查各钢结构件的连接焊缝是否严密，如发现漏焊及时补焊；此项工作最好在本体设备安装完成后及时进行；
3.检查脉冲阀的安装和气包的安装； 4.对气包的连接短管进行检查，确保螺纹连接部位严密不漏气； 5.检查所有的喷吹管，确保喷吹管正确安装； 6.检查各进气阀、卸灰阀的安装位置是否准确，所有元器件动作是否灵活、能否回位，如发现不妥及时修正； 7.检查各检修门、顶部检查门的密封情况； 8.检查各法兰连接处的密封情况； 9.逐室检查各袋室的挂袋情况，查看滤袋有无过松、破漏情况，检查骨架的安装是否稳定； 10.检查各室花板是否正常，有无明显变形； 11.确认储气罐的压缩空气气压在一定的范围内(4kg/cm2-6kg/cm2)； 12.检查压缩空气管路是否正常，有无堵塞或漏气情况，对气缸、脉冲阀系统进行空载试验，检查所有橡胶连接管是否有老化现象； 13.检查油水分离器是否正常加油、放水； 14.检查自动控制系统，空载运行一周期看是否正常； 15.初次运行前还应检查本体、灰斗、花板上净气室是否有焊条、焊渣、残余铁快、螺母等杂物，若发现不妥及时清除)； 16.做好各项运行记录准备工作(如除尘器进出口温度、阻力、清灰及卸灰次数、故障情况等) 四、初次启动运行 1.在系统工艺人员统一部署下启动主风机，同时启动除尘器脉冲阀控制系统。
核磁共振及其成像实验 一、引言 核磁共振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，1939年首次被拉比在高真空中的氢分子束实验中观察到，之后广泛运用于医学成像领域。本实验旨在掌握核磁共振基本原理，并利用核磁共振研究硬脉冲及其回波，测量横向弛豫时间，了解几种成像参数对图像的影响。 二、实验原理 2.1核磁共振基本原理 当一个样品被放在外磁场0B 中时，样品就会被磁化，产生能级分裂现象，所产生的能级间距为： 0E B ?γ?= (1) 若在该样品系统上加上一个射频磁场，当射频场能量等于能级间距时，样品对外加射频能量吸收达到最大，因此得到核磁共振产生的基本条件： 00h ?B ?υωγ== (2) 因此得到拉莫尔方程 00B ωγ= (3) 其中0ω就是产生核磁共振的拉莫尔频率，γ为样品物质的磁旋比，0B 为外加磁场的磁场强度。 2.2自旋回波 考虑一个90°-τ-180°-τ采样的脉冲序列。把一个包含大量自旋数的样品分为610个系综，在每个区域，外磁场分布在一个很窄的范围，每个系综内有一确定的净磁化强度，它们都对总的磁化强度做出贡献。第一个90°脉冲后，每一个这样的磁化矢量均以稍稍不同的频率作进动，彼此逐渐散相。经过时间τ后，施之
一个双倍宽度的180°脉冲，相位差全部反转，再经过适当时间τ后，所有系综回到同相位状态，总磁化强度达到最大值。在样品线圈里，感应出“自旋回波”信 t存在着采样时间较长的缺点，号，幅度一般小于FID信号。由于此回波序列测量 2 故采用90°-τ-180°-2τ-180°-…序列。 2.3弛豫过程 t表征由横向弛豫时间：起因于自旋-自旋之间的相互作用。横向弛豫时间 2 于非平衡态进动相位相关产生的不为0的磁化强度横向分量M恢复到平衡态时 t描述了垂直于磁场方向的核自旋磁矩相位无关所需特征时间。即横向弛豫时间 2 恢复到热平衡态的快慢程度。 三、实验装置与过程 3.1实验装置 NMI20Analyst 台式核磁共振成像仪、大豆油、芝麻 3.2实验过程 3.2.1测量大豆油拉莫尔频率 对FID 信号进行傅立叶变换，找到射频磁场的中心频率，对图像进行峰值提取、设定中心频率，重复以上步骤直至偏差为0。 3.2.2硬脉冲回波实验 调节P1、P2得到90°与180°脉冲，观察硬脉冲回波的特性，形状，以及各个参数对其的影响。 t 3.2.3测量横向弛豫时间 2 采用硬脉冲CPMG序列，可以得到一个回波的波列。对每个回波的波峰值与 t。 时间进行拟合即可测得横向弛豫时间 2 3.2.4 芝麻、大豆油自旋回波成像 选择软脉冲成像，准确调整拉莫尔共振频率以及软脉冲的RFAmp1(%) 和RFAmp2(%)的值，最后进行各种成像参数调整，直至成像。 四、实验结果与分析