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核磁共振岩心分析仪

核磁共振岩心分析仪
核磁共振岩心分析仪

核磁共振岩心分析仪

MicroMR系列产品身躯小巧,结构紧凑,是具有世界先进水平的台式核磁共振岩心分析仪;MicroMR系列核磁共振岩心分析仪,可满足石油勘探领域的孔隙度、渗透率、饱和度、可动流体饱和度、束缚流体饱和度等相关分析测试,测量结果客观真实、精准度高、重复性好,仪器性能稳定,性价比高。

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核磁共振仪的发明

核磁共振仪的发明 核磁共振仪广泛用于有机物质的研究,化学反应动力学,高分子化学以及医学,药学和生物学等领域。20年来,由于这一技术的飞速发展,它已经成为化学领域最重要的分析技术之一。 早在1924年,奥地利物理学家泡里就提出了某些核可能有自旋和磁矩。"自旋"一词起源于带电粒子,如质子、电子绕自身轴线旋转的经典图像。这种运动必然产生角动量和磁偶极矩,因为旋转的电荷相当于一个电流线圈,由经典电磁理论可知它们要产生磁场。当然这样的解释只是比较形象的比拟,实际情况要比这复杂得多。 原子核自旋的情况可用自旋量子数I表示。自旋量子获得,质量数的原子序数之间有以下关系: 质量数原子序数自旋量子数(I) 奇数奇数或偶数1/2, 3/2 , 5/2…… 偶数偶数0 偶数奇数1,2,3…… 1>0的原子核在自旋时会产生磁场;I为1/2的核,其电荷分布是球状;而I≥1的核,其电荷分布不是球状,因此有磁极矩。 I为0的原子核置于强大的磁场中,在强磁场的作用下,就会发生能级分裂,如果用一个与其能级相适应的频率的电磁辐射时,就会发生共振吸收,核磁共振的名称就是来源于此。 斯特恩和盖拉赫1924年在原子束实验中观察到了锂原子和银原子的磁偏转,并测量了未成对电子引起的原子磁矩。 1933年斯特恩等人测量了质子的磁矩。1939年比拉第一次进行了核磁共振的实验。1946年美国的普西尔和布少赫同时提出质子核磁共振的实验报告,他们首先用核磁共振的方法研究了固体物质、原子核的性质、原子核之间及核周围环境能量交换等问题。为此他们两位获得了1952年诺贝尔物理奖。50年代核磁共振方法开始应用于化学领域,1950年斯坦福大学的两位物理学家普罗克特和虞以NH 4NO3水溶液作为氮原子核源,在测定14N的磁矩时,发现两个性质截然不同的共振信号,从而发现了同一种原子核可随其化学环境的不同吸收能量的共振条件也不同,即核磁共振频率不同。这种现象称为"化学位移"。这是由于原子核外电子形成的磁场与外加磁场相互作用的结果。化学位移是鉴别官能团的重要依据。因为化学位移的大小与键的性质和键合的元素种类等有密切的关系。此外,各组原子核之间的磁相互作用构成自旋--自旋耦合。这种作用常常使得化学位移不同的各组原子核在共振吸收图上显示的不是单峰而是多重峰,这种情况是由分子中邻近原子核的数目,距离用对称性等因素决定,因此它有助于提示整个分子的。 由于上述成果高分辨核磁共振仪得以问世。开始测量的核主要是氢核,这是由于它的核磁共振信号较强。随着仪器性能的提高,13C,31P,15N等的核也能测量,仪器使用的磁场也越来越强。50年代制造出IT(特拉斯)磁场,60年代制造出2T的磁场,并利用起导现象制造出5T的起导磁体。70年代造出8T磁场。现在核磁共振仪已经被应用到从小分子到蛋白质和核酸的各种各样化学系统中。

电子顺磁共振谱仪

电子顺磁共振谱仪 童伟 (2009-09-06) 强磁场科学中心EPR 性能 仪器型号:EMX-10/12 plus 制造厂商:德国Bruker 公司 主要技术指标: 磁场强度:磁极距72mm 时,最大1.45T 扫场分辨率:128000点 微波频率:X-波段 9.2-9.8GHz 灵 敏 度:1.5×109自旋数/G 液氮变温:100K -700K 液氦变温:1.8K -300K 电子顺磁共振(electron paramagnetic resonance , EPR)又叫电子自旋共振(electron spin resonance , ESR),于1945首次被Zavoisky 在固体中检测到。由于高灵敏度以及对被测对象无破坏和介入的特点,使得它成为理想的分析手段之一。事实上,现在EPR 已经被广泛应用到物理,化学,材料,生物和医学等许多领域。 1. 基本物理 电子顺磁共振是物质中彼此孤立或相互作用很小的未成对电子系统的共振现象,经典的描述方式把电子顺磁共振看成是自由电子磁矩,原子或分子磁矩绕恒定磁场的Larmor 进动。量子力学则描述为由恒定磁场下产生的Zeeman 分裂能级间的量子跃迁。 我们知道,电子具两种自旋量子态1/2s M =±,相应的自旋磁矩也有两种取向-向“上”和向“下”。这样在外加磁场下0B (磁场方向为向上),就形成两个能级为 0012 B s B E g B M g B μμ==± (1.1) 其中g 是朗德因子,B μ是波尔磁子。1/2s M =-对应自旋磁矩平行于外场能量低, 图 1 自旋态能量随外加磁场变化示意图。

图 3 EPR 共振信号。 1/2s M =+对应自旋磁矩反平行于外场能量高。微波可以看成光量子,能量为E h ν=,当微波的能量等于两个自旋态能级差时就发生共振吸收,即 0B h g B νμ= (1.2) 因此对于自由电子自旋,产生电子顺磁共振的角频率为0/(2)B νγπ= ,旋磁比 1111/ 1.7608610e B g rad s T γμ--=-=-???。 由1.2式可以知道,有两种方式来获得共振信号。一种是固定频率,扫场;一种是固定磁场扫频率。商业的EPR 谱仪一般是前者。图一是Zeeman 分裂的能级差随外磁场变化以及共振吸收示意图。 在实际的研究对象中,未成对电子自旋的主要来源有两大类:(1)过渡金属离子或原子,它们具有未填满的d 电子或f 电子壳层,这些离子(原子)称为顺磁离子(原子)。(2)金属或半导体中的导电电子,有机物的自由基,晶体缺陷(如位错)和辐照损伤(如色心)的外层电子或共有化电子。这些电子不再是自由电子,所要满足的共振条件仍是1.2式,不过g 因子不再是自由电子的值,磁场项将包括样品内的等效内场项。这些变化正是需要分析研究的内容。简单来说,研究掺杂顺磁离子的晶体的顺磁共振波谱,可以获得顺磁离子的基态能谱,顺磁离子所在晶位的点对称性,顺磁离子的驰豫以及基质晶体的相变等信息。研究半导体中的施主和受主杂志,顺磁离子掺杂,辐照损伤和晶体缺陷引起的电子顺磁共振可以得到有关半导体能带结构和导电机制的资料。在化学中,自由基或三重态分子具有短寿命,化学活性高,不稳定等特点,电子顺磁共振不仅可以检测它们的存在,测定它们的浓度或含量,确定未成对电子云密度在自由基分子中的分布情况等,并且在研究过程中不改变或不破坏自由基本身。从顺磁共振的超精细分裂还可以获得原子核处或其附件的电子自旋密度及顺磁离子配位络合物的共价键信息。 2. 仪器结构和信号 图2是电子顺磁共振系统的基本结构。其中微波源可以是固态的或电子调速管。商业的 仪器如Bruker 的EPR 系统通常将微波源,隔 离器,衰减器,探测器以及锁相放大器这些信 号产生和测量部件集成一个盒子里称为微波 图 2 电子顺磁共振谱仪基本组成的图示。

核磁共振成像仪

核磁共振成像仪 核磁共振成像仪概述核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技术。核磁共振成像仪就是因这项技术而产生的仪器。它是继CT后医学影像学的又一重大进步。自80年代应用以来,它以极快的速度得到发展。核磁共振是一种物理现象,作为 一种分析手段广泛应用于物理、化学、生物等领域,到1973年才将它用于医学临床检测。为了避免与核医学中放射成像混淆,把它称为核磁共振成像技术发 展历史1930年代,物理学家伊西多•;拉比发现在磁场中的原子核会沿磁场方向呈正向或反向有序平行排列,而施加无线电波之后,原子核的自旋方向 发生翻转。这是人类关于原子核与磁场以及外加射频场相互作用的最早认识。 由于这项研究,拉比于1944年获得了诺贝尔物理学奖。1946年,美国哈佛大 学的珀塞尔和斯坦福大学的布洛赫发现,将具有奇数个核子(包括质子和中子) 的原子核置于磁场中,再施加以特定频率的射频场,就会发生原子核吸收射频 场能量的现象,这就是人们最初对核磁共振现象的认识。为此他们两人获得了1952年度诺贝尔物理学奖。人们在发现核磁共振现象之后很快就产生了实际用途,早期核磁共振主要用于对核结构和性质的研究,如测量核磁矩、电四极距、及核自旋等,化学家利用分子结构对氢原子周围磁场产生的影响,发展出了核 磁共振谱,用于解析分子结构,随着时间的推移,核磁共振谱技术不断发展, 从最初的一维氢谱发展到碳谱、二维核磁共振谱等高级谱图,核磁共振技术解 析分子结构的能力也越来越强,进入1990年代以后,人们甚至发展出了依靠核磁共振信息确定蛋白质分子三级结构的技术,使得溶液相蛋白质分子结构的精 确测定成为可能。后来核磁共振广泛应用于分子组成和结构分析,生物组织与 活体组织分析,病理分析、医疗诊断、产品无损监测等方面。20世纪70年代,脉冲傅里叶变换核磁共振仪出现了,它使13C谱的应用也日益增多。用核磁共 振法进行材料成分和结构分析有精度高、对样品限制少、不破坏样品等优点。 基本原理核磁共振现象来源于原子核的自旋角动量在外加磁场作用下的运动。 根据量子力学原理,原子核与电子一样,也具有自旋角动量,其自旋角动量的 具体数值由原子核的自旋量子数决定,实验结果显示,不同类型的原子核自旋 量子数也不同:质量数和质子数均为偶数的原子核,自旋量子数为0;质量数 为奇数的原子核,自旋量子数为半整数;质量数为偶数,质子数为奇数的原子核,自旋量子数为整数。迄今为止,只有自旋量子数等于1/2的原子核,其核

核磁共振仪原理

核磁共振波谱学简单介绍及其应用 学生姓名:蔡兴宇学号:20105052029 化学化工学院应用化学 指导老师:王海波职称:讲师 摘要:核磁共振波谱学是光谱学的一个分支,其共振频率在射频波段,相应的跃迁是核自旋在核塞曼能级上的跃迁。通常人们所说的核磁共振指的是利用核磁共振现象获取分子结构、人体内部结构信息的技术。核磁共振是一种探索、研究物质微观结构和性质的高新技术。目前,核磁共振已在物理、化学、材料科学、生命科学和医学等领域中得到了广泛应用。 关键词:核磁共振;量子力学;参数;能级分裂;电磁波 Abstract:nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy is a branch of spectroscopy, and its resonant frequency in the radio frequency band, the corresponding transition is nuclear spin on the nuclear zeeman energy level transition. People usually mean by nuclear magnetic resonance (NMR) is the use of nuclear magnetic resonance phenomenon of molecular structure, the structure of human body internal information technology. Nuclear magnetic resonance (NMR) is a kind of exploration, research material microstructure and properties of high and new technology. At present, nuclear magnetic resonance (NMR) has been in physics, chemistry, materials science, life science and medicine has been widely applied in areas such as. Key words:nuclear magnetic resonance (NMR); Quantum mechanics; Parameters; Energy level splitting; The electromagnetic wave 引言 从19世纪40年代中期,美国哈佛大学珀塞尔和斯坦福大学布洛赫等人发现核磁共振现象以来,核磁共振技术飞速发展。目前,核磁共振已广泛地应用到物理、化学、生物特别是医学等各个领域。它是研究核结构和准确测量磁场的重要方法之一。化学家利用核磁共振技术解析分子结构即核磁共振的波谱分析。医学

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