当前位置：文档之家 › 核磁共振基本原理PPT课件

核磁共振基本原理PPT课件

  • 格式：ppt
  • 大小：6.58 MB
  • 文档页数：55

下载文档原格式

  / 55

合集下载

光谱学-核磁共振课件(共86张PPT)

光谱学-核磁共振课件(共86张PPT)
第二页，共八十六页。
从核磁共振氢谱、核磁共振碳谱到核磁共振二维谱，从永久 磁铁仪器、电磁铁仪器到超导磁体仪器，从连续波仪器到脉冲付 里叶变换仪器，从低磁场仪器（40兆赫、60兆赫、80兆赫、90兆 赫、100兆赫）到高磁场仪器（200兆赫、300兆赫、400兆赫、500 兆赫、800兆赫、900兆赫），核磁共振技术正以迅猛发展之势日 新月异。核磁共振在有机化学、植物化学、药物化学、生物化学 (shēnɡ wù huà xué)和化学工业、石油工业、橡胶工业、食品工业、医药 工业等方面应用越来越广泛。
核磁共振 （NMR） (hé cí ɡònɡ zhèn)
Nuclear magnetic resonance(NMR)
第一页，共八十六页。
一. 简 介 1. 发展概况
核磁共振（NMR）是根据有磁矩的原子 核
（如1H、13C、19F、31P等），在磁场的作用下，能够
(nénggòu)产生能级间的跃迁的原理，而采用的一种新技 术。这种新技术自1946年发现，中经50年代末高分辨 核磁共振仪问世以来，现已有很大发展。
第十页，共八十六页。
核磁矩在外磁场方向(fāngxiàng)上的分量μz亦量子化：
z
Pz
mh 2
第十一页，共八十六页。
3、核的进动(jìn dònɡ)
将自旋核放在外磁场H0中时，自旋核的行为就像一 个在重力场中做旋转(xuánzhuǎn)的陀螺，即一方面自旋， 一方面由于磁场作用而围绕磁场方向旋转(xuánzhuǎn)，这 种运动方式称为进动，又称为Larmor进动。其进动频 率称为Larmor频率υ0， υ0∞H0
低场
向左
向右 磁场强度
（ 增大(zēnɡ dà)）
（ 减小）

核磁共振基本原理PPT课件

核磁共振基本原理PPT课件
由有机化合物的核磁共振图，可获得质子所处化学环境的 信息，进一步确定化合物结构。
9/20/2024
四、核磁共振波谱仪
nuclear magnetic resonance spectrometer
1．永久磁铁：提供外磁 场，要求稳定性好，均匀， 不均匀性小于六千万分之 一。扫场线圈。 2 ．射频振荡器：线圈垂 直于外磁场，发射一定频 率的电磁辐射信号。 60MHz或100MHz。
9/20/2024
NMR图
9/20/2024
1.化学位移:
吸收峰所在的相对不同位置. 在照射频率确定时，都是H核，所以吸收峰的位置 应该是相同的,而实际不是这样.
(1).化学位移的由来 —— 屏蔽效应
化学位移是由核外电子的屏蔽效应引起的。
h
E
Ih
H 0
9/20/2024
H核在分子中是被价电子所包围的。因此，在外加 磁场的同时，还有核外电子绕核旋转产生感应磁场H’。 如果感应磁场与外加磁场方向相反，则H核的实际感受 到的磁场强度为：
如果把H核放在外磁场中,由于磁场间的相互作用,
氢核的磁场方向会发生变化:
H' H'
1H 核： 自旋取向数 = 2×1/2 + 1 = 2
9/20/2024
即：H核在外场有两个自旋方向相反的取向。
一 致 H0 相 反
每一种取向都对映一个能级状态，有一个ms 。如： 1H核：标记ms为－1/2 和 +1/2
NMR 谱仪
600 MHz
磁体
9/20/2024
前置放大器
RF 产生 RF 放大 信号检测 数据采集控制 数据信息交流 运行控制 磁体控制
探头
机柜

《核磁共振》PPT课件

《核磁共振》PPT课件
用一定频率电磁波对样品进行照射，就可使特定结构 环境中的原子核实现共振跃迁，在照射扫描中记录发生共 振时的信号位置和强度，就得到NMR谱。
谱上的共振信号位置反映样品分子的局部结构(例如官能 团，分子构象等)；信号强度则往往与有关原子核在样品中 存在的量有关。
3
5.1 概述
目前常用的磁场强度下测量NMR所需照射电磁波落在射频 区(60~600 MHz)。
36
5.3.1 质子的化学位移
在各种化合物分子中，与同一类基团相连的质子， 它们都有大致相同的化学位移。
化学位移是分析分子中各类氢原子所处位置的重要 依据。
值越大，表示屏蔽作用越小，吸收峰出现在低场； 值越小，表示屏蔽作用越大，吸收峰出现在高场。
37
5.3 核磁共振氢谱
5.3.2 影响化学位移的因素 1. 取代基的诱导效应 2. 各向异性效应 3. 共轭效应 4. 氢键和溶剂效应
为高，其能量差E为：
E H0
I
为自旋核产生的磁矩。
由于I =1/2，故
（5-2）
E 2H0
16
（5-3）
5.2.1 原子核的自旋 在外磁场作用下，自旋核能级的裂分如图所示。
在外磁场作用下，核自旋能级的裂分示意图 17
5.2.1 原子核的自旋
由图可见，当磁场不存在时，I =1/2的原子核对两种可 能的磁量子数并不优先选择任何一个，具有简并的能级；
脉冲傅里叶变换NMR仪的问世，极大得推动了NMR技术， 特别是使13C，15N，29Si等核磁共振及固体NMR得以广泛应用。 发明者R. R. Ernst 曾获1991年诺贝尔化学奖。
在过去10 年中，NMR谱在研究溶液及固体状态的材料结 构中取得了巨大的进展。

核磁共振基本原理课件

核磁共振基本原理课件

化学分析
核磁共振波谱法在化学领域中用于分 析物质的化学结构和组成，通过测量 原子核的共振频率来推断分子结构。
核磁共振的重要性
01
02
03
科学研究
核磁共振为科学研究提供 了强有力的工具，帮助科 学家深入了解物质的微观 结构和动态行为。
医学诊断
核磁共振成像技术在医学 诊断中具有重要价值，能 够提高疾病诊断的准确性 和可靠性。
冲宽度等参数。
启动核磁共振谱仪，进 行实验操作，记录数据。
对采集的数据进行预处 理、解析和可视化。
数据解析与处理
01
02
03
04
傅里叶变换
将时间域信号转换为频率域信 号，便于分析不同化学环境的
核自旋。
参数标定
根据已知化合物或标准样品， 标定实验参数，提高分析准确
性。
信号解析
通过化学位移、耦合常数等信 息，解析出分子结构信息。
工业应用
在工业领域，核磁共振技 术可用于产品质量控制、 生产过程监控以及新材料 的研发等。
02 核磁共振的基本原理
原子核的磁性
原子核具有磁性
原子核中的质子和中子具有自旋，从 而产生磁矩。不同原子核的磁矩大小 和方向不同，这决定了它们在磁场中 的行为。
磁矩的表示
磁矩的大小与原子核中的质子数和中子 数相关，通常用希腊字母μ表示。不同 原子核的μ值不同，决定了它们在磁场 中的共振频率。
核磁共振基本原理课件
contents
目录
• 引言 • 核磁共振的基本原理 • 核磁共振的实验技术 • 核磁共振的应用实例 • 核磁共振的未来发展
01 引言
核磁共振的发现
核磁共振的发现
1946年，美国科学家F.Bloch和E.M.Purcell因各自独立发现了核磁共振现象， 共同获得了诺贝尔物理学奖。这一发现为后来的核磁共振技术发展奠定了基础。

《核磁共振》PPT课件.ppt

《核磁共振》PPT课件.ppt
时间表示；T2 气、液的T2与其T1相似，约为1秒；
固体试样中的各核的相对位置比较固定，利于自旋-自旋间的能量交换，T2很小， 弛豫过程的速度很快，一般为10-4~10-5秒。
弛豫时间虽然有T1、T2之分，但对于一个自旋核来说，它在高能态所停 留的平均时间只取决于T1、T2中较小的一个。因T2很小，似乎应该采用 固体试样，但由于共振吸收峰的宽度与T成反比，所以，固体试样的共振 吸收峰很宽。为得到高分辨的图谱，且自旋-自旋弛豫并非为有效弛豫， 因此，仍通常采用液体试样。
z
pz
hm 2
核磁矩的能级
EZH 2hmH
*
(二） 磁性原子核在外磁场中的行为特性
1、自旋取向与核磁能级
无外加磁场时，核磁矩的取向是任意的，自旋能级相同; 有外加磁场时，核磁矩共有2I+1个取向，用磁量子数（m
）表示每一种取向 m=I，I-1，I-2 … -I+1，-I 核磁矩在外磁场空间的取向不是任意的，是量子化的, 不同
高能态核寿命的量度。 T1取决于样品中磁核的运动，样品流动性降低时，T1增
大。气、液（溶液）体的T1较小，一般在1秒至几秒左右； 固体或粘度大的液体，T1很大，可达数十、数百甚至上千 秒。 因此，在测定核磁共振波谱时，通常采用液体试样。
*
2) 自旋－自旋驰豫（横向驰豫）
指两个进动频率相同而进动取向不同（即能级不同）的性核， 在一定距离内，发生能量交换而改变各自的自旋取向。交换能量 后，高、低能态的核数目未变，总能量未变（能量只是在磁核之 间转移），所以也称为横向弛豫。
取向具有不同自旋能级, 这种现象称为能级分裂.
*
当置于外磁场H0中时，相对于外磁场，有（2I+1）种 取向： m为磁量子数，取值范围：I，I-1，…，-I， 共（2I+1）种取向。

磁共振成像基本原理PPT课件

磁共振成像基本原理PPT课件

射频脉冲与磁化矢量
射频脉冲
向样品发射特定频率的射频脉冲，使磁化矢量发生旋 转。
磁化矢量旋转
射频脉冲使磁化矢量从一个静息态旋转到另一态，产 生能量变化。
信号的产生
磁化矢量回到静息态时释放能量，被探测器接收并转 换为可测信号。
信号的接收与处理
接收线圈
环绕在样品周围的接收线圈用于接收磁共振信号。
信号处理
超高场强磁共振成像
超高场强磁共振成像技术使用大于或等于7 特斯拉（T）的磁场进行成像。超高场强设 备在图像质量和分辨率方面具有显著优势， 能够提供更深入的生理和病理信息，有助于 疾病的早期诊断和精准治疗。
功能与分子影像学在技术利用磁场变化 来研究大脑和其他器官的功能活动。通过测 量血液氧合状态的变化，fMRI可以揭示大脑 在执行特定任务时的活动模式。此外，fMRI 还可以用于研究其他器官的功能和疾病进程。
射频电磁场安全
射频电磁场是磁共振成像过程中产生的另一种能量形式， 需要确保其强度符合国际和国家安全标准，避免对患者的 健康造成潜在影响。
热安全
在磁共振成像过程中，设备会向人体发射射频脉冲，这些 脉冲会产生热量。因此，需要监测和限制患者的体温升高， 确保热安全。
磁共振成像质量控制
01
图像分辨率
图像分辨率是磁共振成像质量的重要指标之一。为了获得高质量的图像，
参数优化
根据不同的扫描目标和需求，优化扫描序列中的参数，如磁场强度、射频脉冲的频率和持续时间等，以提高图像 质量和分辨率。
04
磁共振成像设备
磁体系统
01
02
03
磁体类型
超导磁体、永磁磁体和常 导磁体等。
磁场强度
磁场强度决定了成像质量， 通常在0.5-3.0特斯拉之间。

《MRI基本原理》课件

《MRI基本原理》课件
《MRI基本原理》PPT课 件
MRI（磁共振成像）是一种非侵入性的医学成像技术，利用核磁共振原理来 观察人体内部组织结构和功能。
MRI的基本原理
1 磁共振现象
物质中的原子核在强磁场作用下发生共振现象。
2 核磁共振原理
核磁共振利用原子核的自旋和磁矩来获取图像信息。
3 MRI的物理基础
通过梯度磁场和脉冲序列对核磁共振信号进行探测和编码。
3 对患者的限制
部分人群如心脏起搏器患者不能接受MRI检查。
MRI的未来
MRI技术的发展趋势
MRI技术不断发展，未来可能 实现更高的分辨率和更短的扫 描时间。
MRI在医疗领域的前景
MRI将继续在临床诊断和治疗 中发挥重要作用，改善医疗水 平。
MRI在科学研究中的作用
MRI技术可用于研究大脑功能、 心脏病理和神经退化等科学领 域。
科学上的应用
MRI被用于研究人体生理和病理过程，以及大脑功能和结构的探索。
工业上的应用
MRI技术在材料科学和非破坏性测试中起着重要作用，如检测材料缺陷和分析材料结构。
MRI的局限性
1 对金属的敏感性
MRI无法应用于患有金属假体或金属植入物的患者。
2 对运动的敏感性
患者在拍摄过程中需保持静止，运动会导致图像模糊。
总结
1 MRI的优点
MRI提供非侵入性、高 分辨率的图像，适用于 检查不同器官和病理。
2 MRI的局限性
MRI在金属、运动和部 分人群方面存在限制， 需谨慎应用。
3 MRI的未来发展前景
MRI技术将不断发展， 有望提供更准确、便捷 的医学成像服务。
MRI的成像技术
1
MRI的成像过程
通过对人体施加磁场、射频脉冲和梯度磁场的控制，获取详细的图像信息。

磁共振成像(MRI)的基本原理PPT演示课件

磁共振成像(MRI)的基本原理PPT演示课件
磁共振成像(MRI)的基本原理 Magnetic Resonance Imaging
同济医科大学附属协和医院MR室 刘定西
1
磁共振现象的发现及发展
1924年pauli在进行电在子波谱 试验中发现了许多原子核象带电的 自旋粒子一样具有角动量和磁动量。
1946年美国物理学家Block和 Purcell分别测出了在均匀物质中磁 共振的能量吸收，进一步证实了核 自旋的存在，并为此获得了1952年 诺贝尔物理学奖。
• 影响M的因素：静磁场强度、温度、自 旋密度（单位体积的自旋数）。
• 纵向磁化：平行于磁场方向的磁化矢量 • 横向磁化：垂直于磁场方向的磁化矢量
30
31
磁共振成像中的坐标系统
Z
Y X
32
第四节 核磁共振现象
• 单摆共振 • 核磁共振
33
单摆共振的条件
• 系统与激发源的固有频率相同 • 系统吸收能量内能增加
10
3
11
净自旋
• 原子核的运动:自旋 • 净自旋：具有自旋磁动量的自旋。 • 零自旋/非零自旋：净自旋为零/净自旋不
为零 • 净自旋产生的条件:奇数质子和/或奇数中
子 • 净自旋的意义：是磁共振信号来源的基
础。 • 自旋系统：磁场中所有自旋的集合。
12
1H的原子核结构及特性
1H原子核仅有一个质子，无中子。 其磁化敏感度高，在人体的自然 丰 富度很高，是很好的磁共振靶核。
21
M1
M2
22
Z
M0 B1 X
Y
23
24
自旋在磁场中的运动
• 进动（旋进）：自旋轴绕磁场方 向的圆周运动。遵循 lamor 定理， w=rB0
• 影响进动频率的因素：磁场强度。 • 进动的方向：上旋态与下旋态。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

2022/3/22
This paper mainly introduces the design of an intelligent temperature control sy stem which realizes the function of temperature measurement and control by using single bus digital temperature sensor DS18B20 and single chip microcomputer. The core components of the sy stem are AT89C51 microcontroller and DS18B20 temperature sensor.
❖ 1946年， Purcell和 Bloch观察到核 磁共振现象。 于1952年获得 诺贝尔物理奖
2022/3/22
This paper mainly introduces the design of an intelligent temperature control sy stem which realizes the function of temperature measurement and control by using single bus digital temperature sensor DS18B20 and single chip microcomputer. The core components of the sy stem are AT89C51 microcontroller and DS18B20 temperature sensor.
This paper mainly introduces the design of an intelligent temperature control sy stem which realizes the function of temperature measurement and control by using single bus digital temperature sensor DS18B20 and single chip microcomputer. The core components of the sy stem are AT89C51 microcontroller and DS18B20 temperature sensor.
能级分布与弛豫过程
不同能级上分布的核数目可由Boltzmann 定律计算：
N N ij ex E p ik E T j ex k p E T ex h k p T
磁场强度2.3488 T；25C；1H 的共振频率与分配比：
共 振 2 频 B 02 .6 率 2 8 1 3 8. 0 2 2 .3 44 18 .0M 8 0 Hz
2022/3/22
This paper mainly introduces the design of an intelligent temperature control sy stem which realizes the function of temperature measurement and control by using single bus digital temperature sensor DS18B20 and single chip microcomputer. The core components of the sy stem are AT89C51 microcontroller and DS18B20 temperature sensor.
质量数（a）原子序数（Z）自旋量子（I）
例子
奇数 偶数
奇或偶 偶数
1 , 3 , 5 222
0
I
1 2
,1H
1
,
13C6 ,19F9 ,15N 7
I
3 2
,11B5
,35

12C6 ,16O8 ,32S16
偶数
奇数
1，2，3…… I 1,2H1,14N 7 , I 3,10B5
一.基本原理
1．原子核的自旋:atomic nuclear spin
原子核和电子一样, 存在自旋.从而有自旋角 动量(ρ)和磁矩μ
如果放在外磁场中,
旋进轨道
自旋轴 自旋的质子
H0
2022/3/22
This paper mainly introduces the design of an intelligent temperature control sy stem which realizes the function of temperature measurement and control by using single bus digital temperature sensor DS18B20 and single chip microcomputer. The core components of the sy stem are AT89C51 microcontroller and DS18B20 temperature sensor.
N N ij ex 6 .p 6 1 .3 2 1 8 6 3 0 0 1 41 6 2 0.0 3 0 6 2 0 0 1 960 8 J J K s 1 s K 1 0 .99998
两能级上核数目差：1.610-5；
弛豫(relaxtion)——高能态的核以非辐射的方式回到低能态。 饱和(saturated)——低能态的核等于高能态的核。
H '
H '
取 向 。
2022/3/22
一 致 H 0相 反
This paper mainly introduces the design of an intelligent temperature control sy stem which realizes the function of temperature measurement and control by using single bus digital temperature sensor DS18B20 and single chip microcomputer. The core components of the sy stem are AT89C51 microcontroller and DS18B20 temperature sensor.
1945-1951年间，化学位移和自旋偶合的发现， NMR技术的化学应用。 1953年 世界上第一台商品化NMR谱仪. 1964年 世界上第一台超导磁场的NMR谱仪 1971年世界上第一台脉冲傅立叶变换NMR谱仪
2022/3/22
•1976年R.R.Ernst发表了二维核磁共振的理论 Thispaper mainlyintroducesthe designof anintelligent temperaturecontrolsystemwhichrealizes thefunctionof temperaturemeasurementandcontrolbyusingsingle busdigitaltemperature sensor DS18B20 andsingle chipmicrocomputer.The corecomponentsofthe systemareAT89C51microcontroller andDS18B20temperature sensor. 和实验的文章。获得1991年诺贝尔化学奖
每一种取向都对映一个能级状态，有一个ms 。如： 1H核：标记ms为－1/2 和 +1/2
高 能 态
H'
ms=_1/2
常 数 ) E=hν H0
外场
低 能 态
H'
ms=+1/2
2022/3/22
This paper mainly introduces the design of an intelligent temperature control sy stem which realizes the function of temperature measurement and control by using single bus digital temperature sensor DS18B20 and single chip microcomputer. The core components of the sy stem are AT89C51 microcontroller and DS18B20 temperature sensor.
2.自旋核在外加磁场中的取向(旋转方向)
取向数 = 2 I + 1
在没有外磁场时，自旋核的取向是任意的,并且自旋 产生的磁场方向也是任意的.
如:H的I=1/2,则:
1H核 ：自 旋 取 向 数 =2× 1/2+1=2
如即 果： 把H H核 核在 放外 在场 外有 磁两 场个 中自 ,由旋 于方 磁向 场相 间反 的的 取 相向 互。 作用, 氢核的磁场方向会发生变化:
第六章 核磁共振波谱分析法
nuclear magnetic resonance spectroscopy; NMR
第一节 核磁共振基本原理
principles of nuclear magnetic resonance
2022/3/22
核磁共振波谱学的发展 This paper mainly introduces the design of an intelligent temperature control system which realizes the function of temperature measurementand control by using single bus digitaltemperature sensor DS18B20 and single chip microcomputer. The core components of the system are AT89C51 microcontroller and DS18B20 temperature sensor.