核磁共振实验
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核磁共振实验报告一、实验目的了解核磁共振的基本原理,掌握核磁共振仪器的操作方法,测量样品的核磁共振信号,并通过对信号的分析计算出样品的相关参数。
二、实验原理核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)是指处于静磁场中的原子核在另一交变电磁场作用下发生的物理现象。
原子核具有自旋,自旋会产生磁矩。
当原子核处于外加静磁场中时,其自旋能级会发生分裂。
如果此时在垂直于静磁场的方向上施加一个交变电磁场,当交变电磁场的频率与原子核的进动频率相等时,就会发生共振吸收现象,即核磁共振。
在核磁共振实验中,通常使用氢核(质子)作为研究对象。
氢核的自旋量子数为 1/2,在静磁场中会分裂为两个能级。
通过测量共振时的交变电磁场频率,可以计算出静磁场的强度;通过测量共振信号的强度和形状,可以获取有关样品中氢核的分布、化学环境等信息。
三、实验仪器本次实验使用的是_____型核磁共振仪,主要包括以下几个部分:1、磁铁:提供稳定的静磁场。
2、射频发生器:产生交变电磁场。
3、探头:包含样品管和检测线圈。
4、信号接收与处理系统:对检测到的核磁共振信号进行放大、滤波、数字化等处理。
5、计算机:控制仪器运行,采集和分析数据。
四、实验步骤1、样品准备选取合适的含氢样品,如纯净水、乙醇等。
将样品装入标准的样品管中,确保样品管无气泡。
2、仪器调试开启核磁共振仪电源,预热一段时间,使仪器达到稳定工作状态。
调节磁场强度,使其达到预定值。
校准射频发生器的频率范围和输出功率。
3、样品测量将装有样品的样品管放入探头中,确保位置准确。
启动扫描程序,逐渐改变射频频率,观察并记录核磁共振信号。
重复测量多次,以提高数据的准确性和可靠性。
4、数据处理将采集到的核磁共振信号导入计算机软件进行处理。
分析信号的峰位、峰宽、强度等参数。
根据相关公式计算样品的化学位移、自旋自旋耦合常数等重要参数。
五、实验数据与分析1、以纯净水为例,得到的核磁共振信号如图 1 所示。
核磁共振实验报告一、实验目的1.了解核磁共振的基本原理和仪器结构;2.学习核磁共振性质的测量方法;3.掌握核磁共振实验的基本操作。
二、实验仪器和用具核磁共振仪、样品管、场频中心标记物、标定试剂、样品转速调节器、计算机等。
三、实验原理核磁共振是利用磁共振现象进行的一种物质结构、原子核的环境等信息的研究方法。
通过在静磁场中施加射频场,使样品的原子核进行磁共振,进而测量其共振频率和化学位移,从而得到相关的物理和结构性质。
四、实验内容和步骤1.样品制备:在样品管中配制好待测物质溶液;2.实验准备:打开核磁共振仪电源,调节磁场强度和均匀性;3.校准:使用场中心标记物调整磁场的中心频率;4.样品激磁:将样品放入核磁共振仪的样品室中,进行样品激磁操作;5.信号获取:通过调整射频场的频率和强度,使样品核的共振信号最大化;6.信号处理:将获取的信号通过计算机进行数字化处理,得到频谱图和相关参数;7.数据记录:记录样品的共振频率、化学位移等相关参数。
五、实验数据和分析实验中,我们选取了甲醇样品进行核磁共振实验。
首先进行了磁场强度的校准,通过调整磁场的中心频率,使得样品的共振频率能够与参考标记物的共振频率相匹配。
接下来,进行了样品的激磁操作。
通过将样品放入样品室中,使其置于强磁场中,样品中的原子核开始进行自旋共振。
在信号获取过程中,我们通过调整射频场的频率和强度,使样品核的共振信号最大化。
当共振发生时,仪器会发出响应信号,我们利用该信号来调整射频场的参数,确保信号最强。
通过对获取的信号进行处理,我们得到了甲醇样品的核磁共振频谱图。
在频谱图中,可以观察到不同核的共振峰,通过测量共振峰的位置和间距,可以得到样品的化学位移和相关的物理属性。
六、实验结果和结论通过核磁共振实验,我们成功获得了甲醇样品的核磁共振频谱图。
通过测量共振峰的位置和间距,我们得到了样品的化学位移和相关的物理属性。
实验结果表明,核磁共振是一种非常有效的研究物质结构和性质的方法。
核磁共振实验核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance, NMR)是一种重要的物理实验方法,主要用于研究原子核的性质和物质的结构,广泛应用于化学、生物学、医学等领域。
在本文中,我将从核磁共振的定律、实验准备和过程以及实验的应用和其他专业性角度进行详细解读。
一、核磁共振的定律核磁共振是基于原子核的磁性性质而建立的实验方法。
其实验基础是两个重要的物理定律:朗之万定律和洛伦兹力定律。
1. 朗之万定律朗之万定律是用来描述磁化强度与外加磁场关系的定律。
它表明,当一个物体置于外加磁场中时,物体中的磁矩将对应地发生预cession 运动。
这种运动可以通过磁共振现象来探测。
2. 洛伦兹力定律洛伦兹力定律是描述电荷在磁场中受力情况的定律。
它指出,当电荷在磁场中运动时,将受到一个由磁场和电荷速度共同决定的力。
在核磁共振实验中,通过外加射频脉冲磁场对核磁矩施加较大的力,使核磁矩发生共振。
二、实验准备和过程1. 实验准备进行核磁共振实验首先需要一台核磁共振仪。
仪器的主要部件包括一个强磁场和一个射频系统。
强磁场用来产生稳定的静态磁场,射频系统用来产生射频脉冲。
在实验中,还需要样品。
样品可以是液体或固体,其中种类繁多,包括有机化合物、生物大分子等。
样品通常以溶液或混合物的形式使用。
2. 实验过程核磁共振实验通常包括以下几个步骤:(1)建立静态磁场:首先,通过调整核磁共振仪的磁场强度和方向,建立一个稳定的静态磁场。
这个静态磁场通常的强度为几特斯拉到几十特斯拉。
(2)样品加载:将样品放置在核磁共振仪的样品槽中,将其置于静态磁场中。
对于液体样品,可以通过装填在玻璃管或陶瓷管中实现。
(3)射频脉冲:在静态磁场中,通过射频系统产生射频脉冲。
射频脉冲的频率和幅度需要根据样品中核磁矩的特性进行设定。
(4)探测信号:当射频脉冲的频率与样品中核磁矩的共振频率相匹配时,核磁共振现象发生,可通过接收线圈接收样品中的核磁共振信号。
第1篇实验名称:核磁共振实验实验日期: 2023年10月15日实验地点:核磁共振实验室实验仪器:核磁共振谱仪、示波器、射频发射器、探头、样品等实验目的:1. 了解核磁共振的基本原理及其在物质结构分析中的应用。
2. 学习核磁共振谱图的解析方法。
3. 掌握核磁共振实验的基本操作流程。
实验原理:核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)是利用具有磁矩的原子核在外加磁场中吸收特定频率的射频能量,产生共振现象的一种技术。
通过分析共振信号,可以获得有关原子核的性质和周围环境的信息。
实验内容:1. 样品准备:选取实验样品,并将其置于核磁共振谱仪的样品管中。
2. 磁场调节:调节核磁共振谱仪的磁场强度,使其与样品中原子核的进动频率相匹配。
3. 射频发射:发射特定频率的射频脉冲,激发样品中的原子核。
4. 信号采集:利用示波器采集原子核的共振信号。
5. 数据分析:对采集到的信号进行分析,解析核磁共振谱图。
实验结果:1. 核磁共振谱图:- 通过核磁共振谱图,观察到样品中存在多种化学环境不同的氢原子核。
- 谱图中峰的位置、形状和强度反映了不同化学环境中氢原子核的性质。
2. 化学位移:- 化学位移是核磁共振谱图中峰的位置,反映了原子核周围电子云的密度。
- 通过化学位移,可以确定不同化学环境中氢原子核的种类和数量。
3. 自旋耦合:- 自旋耦合是指相邻化学环境中氢原子核之间的相互作用,表现为谱图中峰的分裂。
- 通过自旋耦合,可以确定分子中相邻原子核之间的关系。
4. 峰面积:- 峰面积反映了不同化学环境中氢原子核的数量。
- 通过峰面积,可以确定分子中不同化学环境的氢原子核的比例。
讨论与分析:1. 核磁共振谱图分析:- 根据核磁共振谱图,可以确定样品中存在的有机物结构。
- 通过比较谱图与标准谱图,可以确定有机物的种类和含量。
2. 化学位移分析:- 化学位移可以提供有关样品中氢原子核周围电子云密度和化学环境的信息。
核磁共振成像实验报告
一、引言
核磁共振成像(MRI)是一种非侵入式的医学成像技术,常用于诊断和治疗疾病。
本实验旨在通过模拟MRI扫描实验,了解MRI的工作原理和影像生成过程。
二、实验材料与方法
1. 实验材料:包括磁共振设备模型、水样品、图像处理软件等。
2. 实验方法:
a. 将水样品放入磁共振设备中。
b. 使用磁场梯度和射频脉冲来激发水样品的核自旋。
c. 采集信号,并通过图像处理软件生成MRI图像。
三、实验结果与分析
经过实验操作和数据处理,成功生成了水样品的MRI图像。
在图像中,我们观察到不同组织的信号强度和分布情况。
通过分析MRI图像,可以发现水样品内部的结构特征,如脂肪、肌肉等组织的分布情况。
四、实验结论
本实验通过模拟MRI扫描,深入理解了MRI技术的工作原理和影像生成过程。
MRI技术在医学诊断中具有重要的应用前景,可为医生提供更准确的诊断结果,帮助患者得到更好的治疗。
五、参考文献
1. Smith A, et al. Magnetic Resonance Imaging: Principles and Applications. New York: John Wiley & Sons, 2010.
2. Brown C, et al. Introduction to MRI Technology. London: Springer, 2015.
六、致谢
感谢实验室的老师和同学们对本次实验的支持与帮助。
以上为核磁共振成像实验报告。
一、实验目的1. 了解核磁共振(NMR)的基本原理和应用领域;2. 掌握NMR实验仪器的操作方法;3. 通过NMR实验,研究材料的性质和结构;4. 培养实验操作能力和数据处理能力。
二、实验原理核磁共振是利用原子核在外加磁场中的磁矩与射频电磁波相互作用而产生共振现象的一种物理方法。
当原子核置于外加磁场中时,其磁矩会绕磁场方向进动,进动频率与外加磁场强度和原子核的性质有关。
当射频电磁波的频率与原子核进动频率相匹配时,原子核会吸收射频能量,产生共振现象。
三、实验仪器与试剂1. 实验仪器:NMR实验仪、示波器、射频发生器、探头、样品管、恒温装置等;2. 试剂:待测样品、溶剂等。
四、实验步骤1. 样品制备:将待测样品溶解于溶剂中,制备成一定浓度的溶液;2. 样品放置:将制备好的样品放入样品管中,放入NMR实验仪的探头中;3. 恒温:将样品管放入恒温装置中,调节温度至实验所需温度;4. 调谐:调整射频发生器,使射频频率与待测样品的共振频率相匹配;5. 测量:开启NMR实验仪,记录示波器上的信号,分析数据。
五、实验数据与分析1. 样品名称:苯甲酸乙酯;2. 样品浓度:0.1 mol/L;3. 溶剂:氯仿;4. 温度:298 K;5. 外加磁场强度:9.4 T;6. 射频频率:100 MHz。
实验结果如下:1. 样品的共振信号强度随浓度的增加而增强;2. 样品的化学位移随溶剂的种类和浓度发生变化;3. 样品的自旋量子数与外加磁场强度有关。
根据实验结果,可以分析出以下结论:1. 样品的共振信号强度与浓度呈线性关系,说明NMR实验可以用于研究溶液中物质的浓度;2. 样品的化学位移受溶剂种类和浓度的影响,可以用于研究物质的分子结构和环境;3. 样品的自旋量子数与外加磁场强度有关,可以用于研究物质的核磁共振性质。
六、实验讨论1. NMR实验在材料科学研究中的应用非常广泛,可以用于研究材料的结构、性质和动态过程;2. NMR实验具有较高的灵敏度和分辨率,可以用于研究低浓度样品;3. NMR实验需要精确的磁场强度和射频频率控制,对实验条件要求较高。
一、实验目的:1、了解核磁共振的原理及基本特点。
2、测定H核的因子g、旋磁比γ及核磁矩μ。
3、观察F的核磁共振现象,测定F核的因子g、旋磁比γ及核磁矩μ。
实验仪器:核磁共振实验仪、信号检测器、匀强磁场、观测试剂(1%硫酸铜、氟)二、实验原理: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进动。
——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 ,即I=0,如12C,16O,32S等,这类原子核没有自旋现象,称为非磁性核。
质量数为奇数的原子核,自旋量子数为半整数,如1H,19F,13C等,其自旋量子数不为0,称为磁性核。
质量数为偶数,质子数为奇数的原子核,自旋量子数为整数,这样的核也是磁性核。
但迄今为止,只有自旋量子数等于1/2的原子核,其核磁共振信号才能够被人们利用,经常为人们所利用的原子核有:1H、11B、13C、17O、19F、31P ,由于原子核携带电荷,当原子核自旋时,会由自旋产生一个磁矩,这一磁矩的方向与原子核的自旋方向相同,大小与原子核的自旋角动量成正比。
将原子核置于外加磁场中,若原子核磁矩与外加磁场方向不同,则原子核磁矩会绕外磁场方向旋转,这一现象类似陀螺在旋转过程中转动轴的摆动,称为进动。
进动具有能量也具有一定的频率。
原子核进动的频率由外加磁场的强度和原子核本身的性质决定,也就是说,对于某一特定原子,在一定强度的的外加磁场中,其原子核自旋进动的频率是固定不变的。
原子核发生进动的能量与磁场、原子核磁矩、以及磁矩与磁场的夹角相关,根据量子力学原理,原子核磁矩与外加磁场之间的夹角并不是连续分布的,而是由原子核的磁量子数决定的,原子核磁矩的方向只能在这些磁量子数之间跳跃,而不能平滑的变化,这样就形成了一系列的核磁共振氢谱能级。
核磁共振实验报告一、实验目的本次核磁共振实验的主要目的是通过对样品的核磁共振现象进行观测和分析,深入理解核磁共振的基本原理,掌握核磁共振仪器的操作方法,并获取有关样品的结构和性质等方面的信息。
二、实验原理核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,简称 NMR)是指处于外磁场中的原子核在射频场作用下发生能级跃迁的现象。
当原子核处于外加磁场中时,其核自旋会产生不同的能级。
如果在垂直于外磁场的方向上施加一个射频场,且射频场的频率与原子核的进动频率相等时,就会发生共振吸收,从而产生核磁共振信号。
对于氢原子核(质子)来说,其自旋量子数为 1/2,在外磁场中会产生两个能级。
共振频率与外磁场强度成正比,可用公式表示为:ω =γB其中,ω 是射频场的角频率,γ 是核的旋磁比,B 是外磁场强度。
通过测量共振吸收信号的强度和位置,可以获取关于样品中氢原子的化学环境、分子结构等信息。
三、实验仪器与样品本次实验使用的仪器为_____型核磁共振仪。
仪器主要由磁场系统、射频发射与接收系统、数据采集与处理系统等组成。
实验所用的样品为_____溶液。
四、实验步骤1、样品制备将适量的样品溶解于适当的溶剂中,制备成均匀的溶液,并装入核磁共振样品管中。
2、仪器调试打开核磁共振仪,设置合适的磁场强度、射频功率、扫描时间等参数,进行仪器的预热和调试。
3、样品测量将样品管放入仪器的检测区域,启动测量程序,记录核磁共振信号。
4、数据处理对测量得到的数据进行处理,包括基线校正、峰面积积分、化学位移标定等,以获取有用的信息。
五、实验结果与分析1、共振图谱得到的核磁共振图谱显示了多个吸收峰,每个峰的位置和强度都反映了样品中不同化学环境下氢原子的信息。
2、化学位移通过对峰位置的测量和与标准物质的对比,确定了样品中各氢原子的化学位移值。
化学位移的差异表明了氢原子周围电子云密度的不同,从而反映了分子结构的特点。
3、峰面积积分对各吸收峰的面积进行积分,积分值与相应氢原子的数量成正比。
核磁共振(NMR)实验报告引言核磁共振(NMR)是一种重要的分析技术,可以用于确定物质的结构以及研究化学反应。
本文旨在详细介绍核磁共振实验的原理、仪器的构成和操作、样品制备方法以及数据处理。
概述核磁共振(NMR)是一种基于物质中核自旋的性质进行分析的技术。
在NMR实验中,样品放置在一个强磁场中,通过施加不同的射频脉冲和探测相应的核磁共振信号来获取相关的化学信息。
正文内容1.核磁共振原理1.1自旋1.2基本的核磁共振原理1.3化学位移和耦合常数1.4磁共振信号的产生和检测2.核磁共振仪器的构成和操作2.1磁体2.2射频系统2.3梯度线圈系统2.4样品探头2.5数据采集系统3.样品制备方法3.1溶液样品的制备3.2固态样品的制备3.3英文4.数据处理方法4.1常见的NMR谱图解析方法4.2化学位移与官能团的关系4.3耦合常数与官能团的关系4.4数据处理软件的应用5.实验注意事项5.1仪器操作前的准备工作5.2样品的选取和制意事项5.3数据采集和处理中的常见问题及解决方法5.4实验安全和环保注意事项总结核磁共振技术作为一种非常重要的分析方法,在化学、生物化学、材料科学等领域得到了广泛的应用。
本文通过详细介绍核磁共振实验的原理、仪器的构成和操作、样品制备方法以及数据处理,希望能够让读者对核磁共振技术有一个系统和全面的了解,也能够在实验中正确操作和处理核磁共振数据。
核磁共振技术的不断发展,为科学研究和行业应用提供了强有力的支持。
引言概述:核磁共振(NMR)是一种重要的科学技术,它在化学、物理、医学等领域有广泛的应用。
通过核磁共振实验,可以揭示物质的结构和性质,并且为研究分子与分子间相互作用提供了有效方法。
本报告将详细介绍核磁共振实验的原理、仪器设备、实验步骤、数据处理方法等,希望能对核磁共振实验有更深入的了解。
正文内容:1.核磁共振原理1.1单核磁共振原理1.2多核磁共振原理1.3核磁共振谱图解析方法2.核磁共振仪器设备2.1磁体系统2.2射频系统2.3梯度系统2.4控制系统3.核磁共振实验步骤3.1样品制备3.2样品装填3.3实验条件设置3.4扫描参数选择3.5数据采集4.核磁共振数据处理方法4.1直接频域法4.2快速傅里叶变换4.3峰识别与峰积分4.4化学位移计算4.5数据重建与谱图处理5.核磁共振实验应用5.1化学结构分析5.2动力学研究5.3分子间相互作用研究5.4药物开发与研究5.5生物医学研究总结:通过核磁共振实验,我们可以得到样品的核磁共振谱图,从而解析样品的结构与性质。
核磁共振实验
一、 实验目的
1.了解核磁共振的基本原理
2.学习利用核磁共振校准磁场和测量g 因子的方法
二、实验原理
自旋角动量不为零的原子核具有与之相联系的核自旋磁矩,其大小为
p M
2e g =μ (1) 其中e 为质子的电荷,M 为质子的质量,g 是一个由原子核结构决定的因子,对不同种类的原子核g 的数值不同,g 称为原子核的g 因子,值得注意的是g 可能是正数,也可能是负数,因此,核磁矩的方向可能与核自旋角动量方向相同,也可能相反。
当不存在磁场时,每一个原子核的能量相同,所有原子处在同一能级,但是,当施加一个外磁场B 后,情况发生变化,为了方便起见,通常把B 的方向规定为z 方向,由于外磁场B 与磁矩的相互作用能为
E=-μ·B=-μz B=-γp z B=-γm B (2) 因此量子m 取值不同的核磁矩的能量也就不同,从而原来简并的同一能级分裂为(2I+1)个子能级,由于在外磁场中各个子能级的能量与量子数间隔△E=γ B 全是一样的。
当施加外磁场B 以后,原子核在不同能级上的分布服从玻尔兹曼分布,显然处在下能级的粒子数要比上能级的多, 其数量由△E 大小、系统的温度和系统总粒子数决定。
若再在与B 垂直的方向上再施加上一个高频电磁场(通常为射频场),当射频场的频率满足h ν=△E 时会引起原子核在上下能级之间跃迁, 但由于一开始处在下能级的核比在上能级的核要多,因此净效果是上跃迁的比下跃迁的多,从而使系统的总能量增加,这相当于系统从射频场中吸收了能量。
我们把hv=△E 时引起的上述跃迁称为共振跃迁,简称为共振。
显然共振要求hv=△E,从而要求射频场频率满足共振条件:
B B P B B E hv z z γγμμ===⋅=∆=22 (3) 如果用圆频率ω=2πν表示,共振条件可写成:
ω=γB (4)
对于温度为25摄式度球形容器中水样品的质子,π
γ2=42.576375 MHz/T ,本实验可采用这个数值作为很好的近似值,通过测量质子在磁场B 中的共振频率N v 可实现对磁场的校准,即
π
γ2/N v B = (7) 反之,若B 已经校准,通过测量未知原子核的共振频率v 便可求出待测原子核γ值(通常用π
γ2值表征)或g 因子; B
v 2=πγ (8) h
/B /v g N μ= (9)
其中h N
μ=7.6225914 MHz/T 。
三、仪器
四、实验步骤
1.校准永久磁铁中心的磁场Bo
把样品为水(掺有三氟化铁)的探头下端的样品盒插入到磁铁中心,并使电路盒水平放置在磁铁上方的机座上,左右移动电路盒使它大致处于机座的中间位置,将电路盒背面的“频率测试”和“共振信号”分别与频率计和示波器连接,把示波器的扫描速度旋钮放在5ms/格位置,纵向放大旋钮放在0.1V/格或0.2V/格位置,打开频率计,示波器和边限振荡器的电源开关,这时频率计应有读数,接通可调变阻器电流到中间位置,缓慢调节边限振荡器的频率旋钮,改变振荡频率(由小到大或由大到小)同时监视示波器,搜索共振信号。
由共振条件,即式(6)可知,只有B =γ
ω才会发生共振。
总磁场为 B= B 0+'B cos t 'ω (10)
其中'B 是交变磁场的幅度,'ω是市电的圆周频率,总磁场在(B 0-'B )到(B 0+'B )的范围内
按图4的正弦曲线随时间变化,只有γ
ω落在这个范围内才能发生共振,为了容易找到共振信号,要加大'B (即把可调变阻器的输出调到较大数值),使可能发生共振的磁场变化范围增大;另一方面要调节射频场的频率,使γω落在这个范围,一旦γ
ω落在这个范围,在磁场变化的某些时刻的总磁场B=γ
ω,在这些时刻就能观察到共振信号,如图4所示;共振发生
在数值为γ
ω的水平虚线与代表总磁场变化的正弦曲线交点对应的时刻。
水的共振信号将出现尾波振荡,而且磁场越均匀尾波中的振荡次数越多。
因此一旦观察到共振信号以后,应进一步仔细调节电路盒在木座上的左右位置,使尾波中振荡的次数最多,即使探头处在磁铁中磁场最均匀的位置,并利用木座上的标尺记下此时电路盒边缘的位置。
图4
由图4可知,只要
γω落在(B 0-'B )~(B 0+'B )范围内就能观察到共振信号,但这时γ
ω未必正好等于B 0,从图上可以看出:当γ
ω≠B 0时,各个共振信号发生的时间间隔并不相等,共振信号在示波器上的排列不均匀,只有当γω=B 0时,它们才均匀排列,这时共振发生在交变磁场过零时刻,而且从示波器的时间标尺可测出它们的时间间隔为10ms ,当然,当γω=B 0-'B 或γ
ω=B 0+'B 时,在示波器上也能观察到匀排的共振信号,但它们的时间间隔不是10ms ,而是20ms ,因此,只有当共振信号均匀排列而且间隔为10ms 时才有γ
ω=B 0,这时频率计的读数才是与B 0对应的质子的共振频率。
作为定量测量,我们除了要求出待测量的数值外,还关心如何减小测量误差并力图对误差的大小作出定量估计从而确定测量结果的有效数字,从图4可以看出,一旦观察到共振信号,B 0的误差不会超过扫场的幅度'B ,因此,为了减小估计误差,在找到共振信号之后应逐渐减小扫场的幅度'B ,并相应地调节射频场的频率使共振信号保持间隔为10ms 的均匀排列,在能观察到和分辨出共振信号的前提下,力图把B ’减小到最小程度,记下'B 达到最小而且共振信号保持间隔为10ms 均匀排列时的频率v N ,利用水中质子的π
γ2值和公式(7)求出磁场中待测区域的B 0值。
为了定量估计B 0的测量误差ΔB 0,首先必须测出'B 的大小,可采用以下步骤:保持这时扫场的幅度不变,调节射频场的频率,使共振发生在(B 0+'B )与(B 0-'B )处,这时图4中与γ
ω对应的水平虚线将分别与正弦,彼的峰顶和谷底相切,即共振分别发生在正弦波的峰顶和谷底附近,这时从示波器看到的共振信号均匀排列,但时间间隔为20ms ,记下这两次的共振频率'v N 和''v N ,利用公式
π
γ2/2/)'-v' v'('N N =B (11) 可求出扫场的幅度。
现象观察:适当增大'B ,观察到尽可能多的尾波振荡,然后向左(或向右)逐渐移动电路盒在木座上的左右位置,使下端的探头从磁铁中心逐渐移动到边缘,同时观察移动过程中共振信号波形的变化并加以解释。
2.测量F 19的g 因子
把样品为水的探头换为样品为聚四氟乙烯的探头,并把电路盒放在相同的位置,示波器的纵向放大旋钮调节到50mV/格或20mV/格,用与校准磁场过程相同的方法和步骤测量聚四氟乙烯中F 19与B 0对应的共振频率v N 。
以及在峰顶及谷底附近的共振频率'v F 及''v F ,利用v F 和公式(9)求出F 19的g 因子,根据公式(9),g 因子的相对误差为
20
02)()(B B v v g g F F ∆+∆=∆ (13) 式中B 0和ΔB 0为校准磁场得到的结果。
求出Δg/g 之后可利用已算出的g 因子求出绝对误差Δg ,Δg 也只保留一位有效数字并由它确定g 的有效数字,最后给出g 因子测量结果的完整表达式。
观测聚四氟乙烯中氟的共振信号时,比较它与掺有三氟化铁的水样品中质子的共振信号波形的差别。
五、数据表格
六、数据处理和要求
0(/2)N N B νγπ=,0
()/20(/2)N N B N ννγπ'''-∆=,000B B B =±∆,000100%B B E B ∆=⨯。
0//F N B g h νμ=,20F
F F ννν'''-∆=,100%g E =, g g E g ∆=⋅,g g g =±∆。
七、注意事项
1、变压器上的电压值应调在100V 左右。
2、样品应放在永磁铁的中心位置。
八、思考题
(1)如何确定对应于磁场为B0时核磁共振的共振频率ν0?(2)试述如何调节出共振信号?
(3)不加扫场电压能否观察到共振信号?。