核磁共振技术及其应用

概述

核磁共振的方法与技术作为分析物质的手段，由于其可深入物质内部而不破坏样品，并具有迅速、准确、分辨率高等优点而得以迅速发展和广泛应用，已经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作用。

核磁共振是1946年由美国斯坦福大学布洛赫(F.Block)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。50多年来，核磁共振已形成为一门有完整理论的新学科。

12位因对核磁共振的杰出贡献而获得诺贝尔奖科学家： [6]

核磁共振基本原理

n 核磁共振原理

半数以上的原子核具有自旋，旋转时产生一小磁场。当加一外磁场，这些原子核的能级将分裂，既塞曼效应。

在外磁场B₀中塞曼分裂图：

共振条件：

实现核磁共振的两种方法

= 扫场法: 改变B₀

= 扫频法: 改变w

n 检测共振信号的方法

= 吸收法

优点是比较简单，样品不易饱和，缺点是振荡频率的稳定性较差，噪音电平较高。一般只用于宽谱的波谱仪与测场仪

= 感应法

优点是工作稳定度高，噪音低，但漏电流相位不易调整。常用在商业波谱仪

= 平衡法

优点是频率稳定好，噪音低，缺点是频率调谐范围不够宽。常用于灵敏度和分辨力高的波谱仪

n 傅里叶(Fourier)变换

[FID的数学加工及其效果实例]

FID的数学加工及其效果实例。观察核为²³Na。(a)未经任何处理的FID及其Fourier变换信号。(b)用指数函数并取增宽因子为10Hz对(a)中FID进行滤波。谱增宽，信噪比提高。(c)由于采样时间不够，FID在尾部被截去，在频域出现震荡尾波。(d)对(c)中FID用平方余弦函数进行变迹处理，使FID平滑地衰减至零，尾波得以消除。

核磁共振新技术

n 核磁双共振