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核磁共振与质谱联用技术核磁共振与质谱联用技术是一种重要的分析化学技术，广泛应用于物质的定性和定量分析。
它结合了核磁共振（NMR）和质谱（MS）两种技术的优点，为科研和工业领域提供了强大的分析手段。
一、核磁共振（NMR）核磁共振是一种研究原子核内部结构及其与环境相互作用的方法。
在核磁共振光谱中，样品中的原子核在外加磁场中发生共振，产生特定的频率信号。
这些信号与原子核的化学环境有关，通过观察信号的强度、频率和耦合常数等参数，可以得到有关样品分子结构、动力学和电子状态等信息。
二、质谱（MS）质谱是一种基于质量分析的离子化技术。
样品经过离子化后，生成带电粒子（离子）。
这些离子在电磁场中受到力的作用，根据其质量-电荷比（m/z）的不同，发生偏转。
通过检测离子的数量和强度，可以得到样品的质谱图。
质谱图提供了有关样品分子质量、结构和组成等信息。
三、核磁共振与质谱联用技术（NMR-MS）核磁共振与质谱联用技术将核磁共振和质谱两种技术的优点结合起来，实现了对样品分子结构和质量的同时分析。
通过将质谱离子化后的离子引入核磁共振谱仪中，可以得到样品的核磁共振谱。
这样，不仅可以得到样品的结构信息，还可以确定样品的质量和组成。
核磁共振与质谱联用技术在化学、生物化学、环境科学、药物分析等领域有着广泛的应用。
它为科研和工业领域提供了一种高效、快速的定性和定量分析手段，有助于解决许多复杂样品分析难题。
习题及方法：1.习题：核磁共振与质谱联用技术在哪些领域有广泛应用？解题方法：回顾核磁共振与质谱联用技术的特点和优势，结合课本和教材中提到的实例，列出其在不同领域的应用。
答案：核磁共振与质谱联用技术在化学、生物化学、环境科学、药物分析等领域有广泛应用。
例如，在化学领域，可以用于研究有机化合物的结构和动力学；在生物化学领域，可以用于分析蛋白质和核酸的结构和功能；在环境科学领域，可以用于检测和分析污染物；在药物分析领域，可以用于药物成分的定性和定量分析。
图7-10 核磁共振仪示意图—扫场线田 3—射频振荡路 4—射频接受器及放大器 —记录仪或示波器均匀的磁场。
但实际上磁铁的磁场不可能很均匀，因此需要使样品管以一定速度旋转，以克服磁场不均匀所引起的信号峰加宽。
射频振荡器不断地提供能量给振荡线圈，向样品发送固定频率的电磁波，该频率与外磁场之间的关系为的薄壁玻璃管。
测定时样品常常被配成溶液，这是由于液态样品可以得到分辨较好的图谱。
要求选择采用不产生干扰信号、溶解性能好、稳定的氘代溶剂。
如纯液体粘度大，应用适当溶剂稀释、(CD往也难分开，如辅以化学位移试剂来使被测物质的NMB峰产生位移，从而达到重合峰分开的方法，已为大家所熟悉和应用，并称具有这种功能的试剂为化学位移试剂，其特点是成本低，收效大。
常用的化学位移试剂是过渡族元素或稀土元素化合物，但如果与其他测试手段，如元素分析、紫外、红外谱则是鉴定化合物的一种重要工具。
谱从三个方面给人们提供了化合物结构的信息，即化学位移、峰的裂分和偶合常数、各峰的相对面积。
可利用标准谱图。
例如，高分子标准谱图集。
使用时，必须注意测提供了较详细的三种不同的尼龙，其为较宽的单峰，而CO]测定，往往无需标准校正，而且快速，尤其适用于线形分子的数均分子量的距甚远，设它们的面积（或积分强度）之比分别为x和的数均分子量峰的准确积分和样品中不能有水。
图7-12 聚乙二醇的60MHz氢谱数目成比例的原则，就可以定量计算共聚组成。
现以苯乙烯如果共聚物中有一个组分至少有一个可以准确分辨的峰，就可以用它来代表这个组分，推算出组成比。
一个实例是苯乙烯左右的一个孤立的峰A 总双烯类高分子的几何异构体大多有不同的化学位移，可用于定性和定量分析。
例如，聚异戊二烯可能有以下四种不同的=5.08。
用此法测得天然橡胶中之比。
顺。
用此法测得天然橡胶中还可用于研究高分子链上几何异构单元的分布，从图用c表示ttc和ttt不同δ值处出峰，从而提供了几何异构序列分布的信息-17 聚异戊二烯链的顺1,4和反l,4单元异丁烯共聚物的序列结构的研究，该H-NMR处分别有一些吸收蜂，它们二单元组；而在δ=35-19进一步可以看区共振峰的相对强度随共聚物的组成而变，根据-19 各种组成的偏氯乙烯-异丁烯共聚物 7-19。
仪器分析第7章核磁共振波谱法编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（仪器分析第7章核磁共振波谱法）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为仪器分析第7章核磁共振波谱法的全部内容。
核磁共振波谱法最早美国两所大学1945年同时发现NMR。
哈佛的Pacell和Pound发现石腊质子有NMR现象,斯坦富大学的Bloch和Honson发现H2O中质子有NMR，且Pacell和Bloch因此而获得诺贝尔奖。
1953年第一台仪器商品化,当时仅30MHZ，现已有700MC的仪器（MC越高，分辩率越高）。
至今50多年发展中，这门学科共12位科学家获诺贝尔奖。
第一节概述到目前为止，我们所学的光谱分析中,⑴除荧光分析外，均为吸收光谱,今天开始学的NMR亦是吸收光谱; ⑵除原子吸收，其余均为分子吸收,所以NMR属于分子吸收光谱。
一。
产生：置于强磁场中吸收无线电波试样H1长波长电磁波照射原子核自旋能原子核能级分裂 1-10 m级跃迁（核磁矩改变而产生电流，此现象为核磁共振）测产生的感应电流 NMR光谱。
利用核磁共振光谱进行结构测定，定性及定量分析的方法称为核磁共振光谱法。
NMR谱获得方法有两种：⒈扫场:固定照射频率υ，依次改变磁场强度H0—-常用之⒉扫频：固定磁场强度H0，依次改变照射频率υ0P151 图17-1五个部分：磁铁：提供稳定的高强度磁场H扫场线圈：附加磁场,可调节D接收线圈：产生感应电流R照射线圈:与外磁场H0垂直60兆,90兆…兆数越高,图谱越精密,易解释。
注：三个线圈互相垂直，互不干扰。
二。
与Vis—UV，IR比较:都属于分子吸收光谱例: CH3CH2OH 紫外几乎无吸收（仅末端吸收)无π骨架红外有υOHNMR:OH,CH2,CH3三种类型H0NMR有H1，C13谱。
核磁共振禁忌注意事项核磁共振（NMR）是一种非常先进的医学影像技术，它利用强磁场和无线电波来生成人体内部的图像。
虽然这种技术在许多情况下被认为是非常安全和有效的，但是还是有一些禁忌需要注意。
在这篇文章中，我们将详细介绍核磁共振禁忌注意事项。
1. 金属植入物如果您身体内有金属植入物，例如心脏起搏器、人工关节或人工耳蜗等，那么您可能不能接受核磁共振检查。
这是因为强磁场可能会对金属产生吸引力，并且可能会导致严重的伤害。
如果您不确定自己是否有金属植入物，请告诉医生。
2. 怀孕怀孕期间进行核磁共振检查通常被认为是不安全的，因为强磁场和无线电波可能会对胎儿产生影响。
如果您怀孕或怀疑自己怀孕，请告诉医生。
3. 妇女月经期在女性月经期间进行核磁共振检查可能会导致不准确的结果。
如果您正在月经期间进行检查，请告诉医生。
4. 恐惧症或焦虑症核磁共振检查需要在一个封闭的空间内进行，这可能会导致恐惧症或焦虑症患者产生不适。
如果您有这些问题，请告诉医生，他们可能会为您提供镇静剂或其他帮助。
5. 药物过敏有些人对注射剂或口服药物过敏，这可能会使核磁共振检查变得更加危险。
如果您有药物过敏史，请告诉医生。
6. 重度肥胖重度肥胖可能会影响核磁共振检查的准确性。
如果您超重，请告诉医生。
7. 其他慢性疾病如果您患有其他慢性疾病，例如心脏病、高血压、癫痫等，那么您可能需要采取额外的预防措施来保证安全。
请告诉医生你的所有健康问题。
总之，在接受核磁共振检查之前，请务必告诉医生你的所有健康问题和历史。
如果您有任何疑虑或担忧，请与医生或技术人员进行沟通，以确保安全和准确性。
核磁共振（NMR）配样是一项关键的实验过程，用于分析和测定化合物的结构、纯度和性质。
在进行核磁配样时，需要遵循一定的标准和程序，以确保获得准确和可靠的结果。
以下是核磁配样的一般标准和程序：1. **样品准备**：- 样品应具有足够的纯度，以确保NMR谱图不受杂质的干扰。
- 样品应溶解在适当的溶剂中，通常是氘代溶剂（如CDCl3、DMSO-d6等）。
溶剂本身应具有高度的NMR纯度。
- 样品的浓度应在0.01到0.1摩尔/升之间，以获得清晰的信号。
2. **样品管**：- 样品通常放置在NMR样品管中，确保样品管本身不会对NMR谱图产生干扰。
- 样品管的质量和类型应符合NMR仪器的规格和要求。
3. **温度控制**：- 样品的温度应在合适的范围内进行控制。
通常，NMR实验在室温下进行，但某些实验可能需要低温或高温条件。
4. **标定**：- 在进行NMR实验之前，需要进行仪器的标定。
这包括校准化合物的化学位移和峰宽，以确保准确的化学位移和峰形。
5. **参数设置**：- 设置NMR仪器的参数，如脉冲宽度、扫描数、等待时间等，以获得所需的实验条件。
6. **谱图记录**：- 开始NMR实验，记录核磁共振谱图。
根据需要进行不同类型的NMR实验，如1D NMR、2D NMR等。
7. **数据处理**：- 对获得的NMR数据进行处理和分析，包括峰积分、峰分配、化学位移确定、耦合常数测定等。
8. **解释谱图**：- 根据分析结果和已知信息，解释NMR谱图，确定化合物的结构和性质。
9. **报告和记录**：- 将NMR实验的结果报告和记录，包括化学位移、峰分配、结构确定等信息。
10. **仪器维护**：- 定期维护和校准NMR仪器，以确保仪器性能和数据质量。
请注意，这只是核磁配样的一般标准和程序，具体的实验条件和要求可能会因化合物的性质、NMR仪器的型号和用途而有所不同。
在进行核磁配样实验时，始终要遵循所使用仪器和实验室的具体规程和指南，以确保获得准确、可重复的结果。
核磁共振能检查注意事项1. 需要在空腹状态下进行检查核磁共振（NMR）检查需要患者空腹状态下进行，大约需要八小时的禁食。
因为在进食后，肠道内的食物和水分会对检查结果产生影响，影响检查的准确性。
2. 患者需要清除金属物品NMR技术是一种依靠磁场进行检查的技术，因此需要患者清除身上所有的金属物品。
这些金属物品包括钥匙、饰品、手机、手表等。
如果患者身上有金属物品，可能会对检查结果产生噪声和磁场扰动。
3. 需要穿着适当的服装进行NMR检查时，患者需要穿着适宜的服装。
最好是穿着宽松、舒适的衣服和鞋子，不要穿着紧身或者带有金属扣的衣服。
患者需要向医师咨询有关服装的问题。
4. 详细告知医生有关的疾病史和药物在进行NMR检查之前，患者需要告知医生相关的疾病史和药物。
有些药物可能会影响检查结果。
患者应该告知医生所有正在服用的药物，并遵循医生的建议。
5. 患者需要保持安静在进行NMR检查时，患者需要保持安静，不要突然移动或者说话。
这是为了确保检查结果的准确性和可靠性。
6. 患者需要听从医嘱在进行NMR检查时，患者需要遵循医生给出的相关指示和要求。
医生可能需要患者保持某种姿势或者进行深呼吸等操作，患者需要配合医生完成检查。
7. 孕妇需要告知医生孕妇需要告知医生相关信息，因为NMR技术会产生磁场和射频波，可能对胎儿产生影响。
在孕妇进行NMR检查时，需要对剂量和时间进行控制，以确保对胎儿产生最小限度的影响。
8. 患者需要注意休息在进行NMR检查之前，患者需要充分休息。
因为NMR检查需要比较长的时间，患者需要保持良好的精神状态和身体状态，以便完成整个检查过程。
9. 患者需要注意饮食在进行NMR检查之前，患者需要注意饮食。
需要避免摄入过多的咖啡因和糖分等刺激性食物。
这些食物可能会影响患者的状态和感觉，进而对检查结果产生影响。
10. 患者需要保持良好的心态在进行NMR检查之前，患者需要保持良好的心态。
因为这是一项疾病诊断过程，患者需要心态平和、配合医生完成检查，不要过度紧张和担忧。
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。
核磁共振实验实验目的：1、了解核磁共振原理2、利用核磁共振的方法确定样品的旋磁比γ、朗德因子g N 和原子核的磁矩μI3、用核磁共振测磁场强度实验重点：原子核能级分裂情况，发生共振的条件实验难点：氢核和氟核的共振频率的调节实验原理：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μ称为核磁矩，它们之间的关系通常写成P m eg P PN∙∙=∙=2μγμ或式中PN m eg 2∙=γ称为旋磁比；e 为电子电荷；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()h I I P 1+=式中π2h h =，h 为普朗克常数。
I 为核的自旋量子数，可以取 ,23,1,21,0=I 对氢核来说21=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h 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方向上的投影为m m ehg P m e g PN B P NB )2(2==μ 将它写为m g N N B μμ= （2—4）式中12710787.05.5--⨯=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2121-==和m 。
磁矩在外磁场方向上的投影也只能取两个值，如图2—1中的（a ）所示，与此相对应的能级如图2—1中（b ）所示。
核磁共振成像技术的原理与发展核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种先进的医学影像技术，使用强磁场和无害的无线电波来生成具有高分辨率的身体内部断层图像。
MRI技术在临床医学的诊断和研究中起着重要的作用。
本文将介绍核磁共振成像技术的原理与发展，包括其基本原理、成像过程和进一步的发展。
核磁共振成像的基本原理是核磁共振现象，即原子核在外加磁场的作用下产生共振。
人体组织中的原子核主要是氢原子核，其核自旋会在外磁场作用下产生能级分裂。
当人体放入强磁场中时，氢核会在两个能级之间跃迁，吸收和发射无线电波。
通过测量吸收和发射的无线电波的时间和强度，可以推断出组织的物理性质和空间分布。
MRI技术利用这一原理来获取人体内部详细的断层图像。
MRI成像的过程可以分为四个主要步骤：制备磁场、激励共振信号、接收信号和图像重建。
首先，通过超导磁体产生强大的静态磁场，使人体中的原子核自旋朝向磁场方向。
接下来，通过应用无线电波脉冲激发处于共振状态的原子核，使其发出信号。
这些信号被接收线圈捕获，并通过放大器进行处理。
最后，计算机将接收到的信号转化为具有高对比度和空间解析度的图像。
MRI技术的发展经历了多个阶段。
早期的核磁共振成像技术，如磁共振成像断层扫描（Magnetic Resonance Imaging，MRI）的原理与发展。
惠普（Hewlett-Packard）于1971年发布了第一台商业化的MRI设备，开创了MRI技术的应用。
进一步的发展包括磁共振成像增强（Magnetic Resonance Imaging，MRI）技术和功能性磁共振成像（Functional Magnetic Resonance Imaging，fMRI）技术。
MRI增强技术是通过注射对比剂来增强图像的对比度。
对比剂是一种可供氢原子核吸收的物质，可以改变组织的磁性质。
这使得某些病变更容易检测和诊断。
例如，磁共振血管造影（Magnetic Resonance Angiography，MRA）利用对比剂来观察血管的病变和血液流动情况。
各种影像检查技术的优缺点一、MRI检查优点：1无辐射损伤。
2多参数成像与高对比度3分子生物学和组织学诊断的提高4无骨伪影5任意方位断层直接成像6心脏、大血管形态和功能诊断的提高7对水敏感性高，高场核磁共振对小囊肿诊断能力远高于其他。
8动态增强扫描可了解肾脏等脏器的病变的血供特点。
9造影剂不含碘，用量少，尤适于碘过敏或肾功能不全者。
缺点：1扫描时间偏长，对某些器官和疾病的检查还有限度。
2钙化、结石显示不佳，在MR图像上的表现比较复杂3骨性结构显示相对较差4伪影相对较多。
5影像受扫描参数、组织参数多重影响，图像解读难。
6信号复杂，部分定性困难。
7禁忌症及相对禁忌症多二、CT检查优点：1密度分辨率高2是横断面图，可连续扫描若干层，可作冠状、矢状重建。
3由电子计算机重建的图像，不与邻近体层的影像重叠。
4 CT值可提供诊断参考价值。
5增强扫描能了解肾脏、肝脏等脏器的病变的血液供应情况和灌注状态，定性价值高。
缺点：1图像空间分辨力不如X线图像高。
2观看横断面图要有丰富的断面解剖知识。
3有一定的局限性4病变的密度与正常组织密度相近的病变，平扫易漏诊，须增强扫描。
5有X线辐射影响6使用血管内含碘造影剂，有碘过敏危险。
三、X线检查优缺点X线检查方法包括：普通X线检查（荧光透视和摄影）、特殊检查（体层摄影、软线摄影等）、造影检查。
1 透视：1透视的主要优点是可转动患者体位，改变方向进行观察；了解器官的动态变化。
2透视的主要缺点是荧屏亮度较低，影像对比度及清晰度较差，难于观察密度与厚度差别较小的器官以及密度与厚度较大的部位。
2 摄影：1摄影的主要优点是成像清晰，对比度及清晰度均较好；对于较厚部位以及厚度和密度较小的病变比透视容易显示；照片可作永久记录，长期保存，便于复查时对照和会诊。
2摄影的主要缺点是每张照片仅是一个方位和一瞬间的X线影像，为建立立体概念，常需作互相垂直的两个方位摄影；费用比透视稍高，但相较其它影像学检查如CT、MRI则相对低廉。
核磁共振徐雪霞核磁共振（NMR ）就是指处于某个静磁场中的物质的原子核系统受到相应频率的电磁辐射时，在它们的磁能级之间发生的共振跃迁现象。
它自问世以来已在物理、化学、生物、医学等方面获得广泛应用，是测定原子的核磁矩和研究核结构的直接而准确的方法，也是精确测量磁场的重要方法之一。
一 实验目的1 了解核磁共振的基本原理和实验方法2 测量氟核19F 的旋磁比和g 因子二 实验原理其原理可从两个角度阐明。
1. 量子力学观点1） 单个核的磁共振实验中以氢核为研究对象。
通常将原子核的总磁矩μ在其角动量P 方向的投影µ称为核磁矩。
它们之间关系可写成：P γμ= （1） 对于质子，式中pN m e g 2=γ称为旋磁比。
其中e 为质子电荷，p m 为质子质量，N g 为核的朗德因子。
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）式中 为普朗克常数，I 为核自旋量子数，对于氢核21=I 。
把氢核放在外磁场B 中，取坐标轴z 方向为B 的方向。
核角动量在B 方向的投影值由下式决定：m P z = （3）式中m 为核的磁量子数，可取I I I m -⋅⋅⋅-=,,1,。
对于氢核21,21-=m 。
核磁矩在B 方向的投影值m m e g m m e g P pN p N Z Z )2(2 ===γμ （4） 将之写为m g N N Z μμ= （5） 式中pN m e 2 =μ=5.050787×10-27焦耳/特斯拉，称为核磁子，用作核磁矩的单位。
磁矩为μ的原子核在恒定磁场中具有势能mB g B E N N z μμμ-=-=⋅-=B （6）任何两个能级间能量差为)(2121m m B g E E E N N m m --=-=∆μ （7）根据量子力学选择定则，只有1±=∆m 的两个能级之间才能发生跃迁，其能量差为B g E N N μ=∆ （8）若实验时外磁场为B 0，用频率为ν0的电磁波照射原子核，如果电磁波的能量h ν0恰好等于氢原子核两能级能量差，即00B g h N N μν= （9）则氢原子核就会吸收电磁波的能量，由21=m 的能级跃迁到21-=m 的能级，这就是核磁共振吸收现象。
式（9）为核磁共振条件。
为使用上的方便，常把它写为：00)(B hg N N μν= 或 00B γω= (10) 上式为本实验的理论公式。
对于氢核，H γ=2.67522╳102MHz/T 。
2） 核磁共振信号强度实验所用样品为大量同类核的集合。
由于低能级上的核数目比高能级上的核数目略微多些，但低能级上参与核磁共振吸收未被共振辐射抵消的核数目很少，所以核磁共振信号非常微弱。
推导可知，T 越低，0B 越高，则共振信号越强。
因而核磁共振实验要求磁场强些。
另外，还需磁场在样品范围内高度均匀，若磁场不均匀，则信号被噪声所淹没，难以观察到核磁共振信号。
2. 经典理论观点1） 单个核的拉摩尔进动具有磁矩µ的原子核放在恒定磁场B 0中，设核角动量为P ，则由经典理论可知：0B μP ⨯=dt d (11) 将（1）式代入（11）式得：)(0B μμ⨯=γdtd （12） 由推导可知核磁矩µ在静磁场B 0中的运动特点为：a) 围绕外磁场B 0做进动，进动角频率00B γϖ=，跟µ和B 0间夹角θ无关；b) 它在xy 平面上的投影⊥μ是一常数；c) 它在外磁场B 0方向上的投影z μ为常数；如果在与B 0垂直方向上加一个旋转磁场B 1，且B 1<<B 0 , 设B 1的角频率为1ω,当01ωω=时，则旋转磁场B 1与进动着的核磁矩µ在运动中总是同步。
可设想建立一个旋转坐标系x ˊ，y ˊ，z ˊ, z ˊ与固定坐标系x ，y ，z 的z 轴重合，x ˊ与y ˊ以角速度ω1绕z 轴旋转。
则从旋转坐标系来看，B 1对µ的作用恰似恒定磁场，它必然要产生一个附加转矩。
因此µ也要绕B 1作进动，使µ与B 0间夹角θ发生变化。
由核磁矩的势能公式θμc o s B E -=⋅-=B μ （13） 可知，θ的变化意味着磁势能E 的变化。
这个改变是以所加旋转磁场的能量变化为代价的。
即当θ增加时，核要从外磁场B 1中吸收能量，这就是核磁共振现象。
共振条件是：001B γωω== （14）这一结论与量子力学得出的结论一致。
如果外磁场B 1的旋转速度ω1≠ω0，则θ角变化不显著，平均起来变化为零，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，但实验中观察到的现象是样品中磁化强度矢量M变化的反映，所以必须研究M 在外磁场B 中的运动方程。
在核磁共振时，有两个过程同时起作用，一是受激跃迁，核磁矩系统吸收电磁波能量，其效果是使上下能级的粒子数趋于相等；一是弛豫过程，核磁矩系统把能量传与晶格，其效果是使粒子数趋向于热平衡分布。
这两个过程达到一个动态平衡，于是粒子差数稳定在某一新的数值上，我们可以连续地观察到稳态的吸收。
现在首先研究磁场对M 的作用。
在外磁场B 作用下，由式（12）可得：)(B M M ⨯=γdtd (15) 可导出M 围绕B 作进动，进动角频率ω=γB 。
假定外磁场B 沿z 轴方向，再沿x 轴方向加一线偏振磁场x 1e B )(cos 21t B ω= (16)e x 为沿x 轴的单位矢量，2B 1为振幅。
根据振动理论，该线偏振场可看作左旋圆偏振场和右旋圆偏振场的叠加，只有当圆偏振场的旋转方向与进动方向相同时才起作用。
对于γ为正的系统，只有顺时针方向的圆偏振场起作用。
以此为例，B 1=B 1顺。
则B 1在坐标轴的投影为t B B x ωcos 11= （17）t B B y ωsin 11-= （18）当旋转磁场B 1不存在且自旋系统与晶格处于热平衡时，M 只有沿外磁场z 方向的分量M z , 而M x =M y =0则M z =M 0=0χH=0χB /µ0 （19）式中0χ为静磁化率，µ0为真空磁导率， M 0为自旋系统与晶格达到热平衡时的磁化强度。
其次考虑弛豫对M 的影响。
核磁矩系统吸收了旋转磁场的能量后，处于高能态的核数目增大（M z <M 0）,偏离了热平衡态。
由于自旋与晶格的相互作用，晶格将吸收核的能量，使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，以T 1表示。
假设M z 向平衡值M 0过渡的速度与M z 偏离M 0的程度（M z ―M 0）成正比，则M z 的运动方程可写成：10)(T M M dt dM Z z --= (20)此外，自旋和自旋间也存在相互作用，对每个核而言，都受邻近其它核磁矩所产生局部磁场的作用，而这个局部磁场对不同的核稍有不同，因而使每个核的进动角频率也不尽相同。
假若某时刻所有的核磁矩在xy 平面上的投影方向相同，由于各个核的进动角频率不同，经过一段时间T 2后，各个核磁矩在xy 平面上的投影方向将变为无规分布，从而使M x 和M y 最后变为零。
T 2称为横向弛豫时间。
与M z 类似，假设M x 和M y 向零过渡的速度分别与M x 和M y 成正比，则运动方程可写成：⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫-=-=22T M dt dM T M dt dM y y x x （21） 同时考虑磁场B =B 0+B 1和弛豫过程对磁化强度M 的作用，如果假设各自的规律性不受另一因素影响，由式（15）、（17）、（18）、（19）、（21），就可简单地得到描述核磁共振现象的基本运动方程：k j i B M M )(1)(1012M M T M M T dt d z y x --+-⨯=γ （22） 该方程称为布洛赫方程。
其中B =i B 1cos ωt -j B 1sin ωt +k B 0。
方程（22）的分量式为⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫--+-=--=-+=)(1)c o s s i n ()c o s ()s i n (0112012101M M T t B M t B M dt dM T M B M t B M dtdM T M t B M B M dt dM z y x zy x z yxz y x ωωγωγωγ （23） 在各种条件下解上述方程，可以解释各种核磁共振现象，一般来说，对液体样品是相当正确的，而对固体样品不很理想。
本实验中，质子样品的实验结果就比氟样品精确。
建立旋转坐标系x′，y′，z ′，B 1与x ′重合，⊥M 为M 在xy 平面内的分量，u 和-v 分别为⊥M 在x ′和y ′方向上的分量，推导可知M z 的变化是v 的函数而非u 的函数，而M z 的变化表示核磁化强度矢量的能量变化，所以v 变化反映了系统能量的变化。
如果磁场或频率的变化十分缓慢，可得稳态解⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫+-+-+=+-+-=+-+-=212122022002221212202220121212202200221)(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 （24）则可得u ,v 随ω变化的函数关系曲线，如图1所示，（a ）称为色散信号，（b ）称为吸收信号。
可知当外加旋转磁场B 1的角频率ω等于M 在磁场B 0中进动的角频率ω0时，吸收信号最强，即出现共振吸收。
图1核磁共振时的色散信号和吸收信号此外，在做核磁共振实验时，观察到的共振信号出现“尾波”，这是由于频率调制速度太快，不满足布洛赫方程稳态解的“通过共振“条件。
三 实验装置核磁共振实验装置由探头、电磁铁及磁场调制系统、磁共振实验仪、外接示波器、频率计数器组成。
1 磁场磁场由稳流电源激励电磁铁产生，保证了磁场从0到几千高斯范围内连续可调，数字电压表和电流表使得磁场强度的调节得到直观的显示，稳流电源保证了磁场强度的高度稳定。
2 扫场观察核磁共振信号有两种方法：扫场法，即旋转场B1的频率ω1固定，而让磁场B连续变化通过共振区域；扫频法，即磁场B固定，让旋转磁场B1的频率ω1连续变化通过共振区域。
二者完全等效。
但后者更简单易行。
本实验采用扫频法，在稳恒磁场B0上叠加一个低频调制磁场B’=B΄m sinω΄t，则样品所在区域为B0+B΄m sinω΄t，由于B΄m很小，总磁场方向保持不变，只是磁场幅值按调制频率在B0-B΄m~B0+B΄m范围内发生周期性变化。
可得相应的拉摩尔进动频率ω0为ω0= γ（B0+B΄m sinω΄t）（25）只要旋转场频率ω1调在ω0附近，同时B0-B΄m≤B≤B0+B΄m，则共振条件在调制场的一个周期内被满足两次。
