核磁共振实验报告.docx
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核磁共振实验报告
应物0903班
核磁共振实
验报告
王文广
苏海瑞
U200910198
U200910218
核磁共振实验报告
一、实验目的
1.了解核样共振的基本原理
2.学习利用核磁共振测量磁场强度和原子核的g因子的方法
二、实验容
1.在加不同大小扫场情况下仔细观察水样品的核磁共振现象,记录每种情况下的共振峰形和对应的频率
2.仔细观察和判断扫场变化对共振峰形的影响,从中确定真正能应永久磁铁磁场囘的共振频率,并以此频率和质子的公认旋磁比值
267.52MHz/T|计算样品所在位置的磁场同
3.根据记录的数据计算扫场的幅度
4.研究射频磁场的强弱对共振信号强度的影响
5.观察聚四氟乙烯样品的核磁共振现象,并计算氟核的g因子
三、实验原理
1.核磁共振现象与共振条件
原子的总磁矩「j和总角动量R存在如下关系
e为朗德因子,eme是电子电荷和质量,B称为玻尔磁子,为原子的旋磁比
对于自旋不为零的原子核,核磁矩匚]和自旋角动量£也存在如下
关系
按照量子理论,存在核自旋和核磁矩的量子力学体系,在外磁场囘中能级将发生赛曼分裂,相邻能级间具有能量差丄,当有外界条件提供与匡相同的磁能时,将引起相邻赛曼能级之间的磁偶极跃迁,比如赛曼能级的能量差为E护的氢核发射能量为叨的光子’当h=宁时’氢核将吸收这个光子由低塞曼能级跃迁到高塞曼能级,这种共振吸收跃迁现象称为“核磁共振”
由上可知,核磁共振发生和条件是电磁波的圆频率为
0B0
2.用扫场法产生核磁共振
在实验中要使T得到满足不是容易的’因为磁场不是容易
控制,因此我们在一个永磁铁上叠加一个低频交谈磁场
壬口,使氢质子能级能量差JB0BmSint有一个变化的区
域,调节射频场的频率□,使射频场的能量基能进入这个区域,这样
在某一瞬间等式2hBoBmsint总能成立。
如图,
由图可知,当共振信号非等间距时共振点处
—BoBmsint
2
Bmsint未知,无法利用等式求出Bo的值
调节射频场的频率□使共振信号等间距时,共振点处Bmsint=0
h—2^,囘的值便可求出
图铮间距共撮信号
四、实验装置
示波器、边限振荡器、频率计、电源、样品、扫场线圈、永久磁
铁、频率计
五、实验过程
1实验准备
2.观察现象
3.测量共振频率
六、实验记录和数据处理
1加不同扫场观察核磁共振
这里用的样品是水,观察质子的核磁共振记当共振信号出现共振点的频率为区当共振信号等间距时共振点频率叵当共振信消失时共振点的频率为也
扫场电压(V)
fiMHz
f2MHz
f3MHz
100
24.616
24.674
24.718
75
24.629
24.671
24.706
50
24.641
24.671
24.692
25
24.654
24.668
24.680
5
24.663
24.667
24.670
由公式h二;hBo-—可计算出囤的值
数据中共振信号等间隔时的共振频率相差不大,这应该是由实验
5
仪器造成的我们在计算岡的时候取□的平均值一=f2i24.670MHz
i1
Bo
2=224^70MHZ=0.579T
267.52MHZ/T
②计算扫场的幅度
BoBmsint
Bm
3fl
在上面的推导中,我们之所以用|fl,彳2是为了减小误差
U
100V,
Bm
1.20
10
3t;
U
75V,
Bm
9.04
10
4t;
U
50V,
Bm
5.99
10
4t;
U
25V,
Bm
3.05
10
4t;
U
5V,
Bm
8.22
10
4t.
由上面的五组数据得
根据计算的结果,发现扫场的大小区和电压的大小U是成线性
2.射频磁场的强弱和共振信号强度的关系
射频磁场的强度我们用装有样品的面板上的幅度旋钮进行调节,所以射频磁场强度用幅度来表示;共振信号的强度我们通过示波器上波形的高度丫来表示。
射频磁场强度
示波器读数
放大倍数
共振信号强度
10
1.8
0.05
0.09
9.8
3
0.05
0.15
9.6
3.4
[0.1
0.34
9.4
2.5
0.5
1.252
9.2
3.8
0.5
1.9
9.11
3.0
0.5
1.5
9
2.2
0.5
1.1
8
2.9
0.2
0.58
7
2.5
0.1
0.25
6
2.0
0.1
0.2
mi営屮些肾辂
0
3j610
由图像可知,共振信号的强度先随着射频磁场的增强而增强,到
达峰值后随着射频磁场的增强而减弱
3.观察聚四氟乙烯样品的核磁共振现象,并计算氟核的g因子
水样品的共振信号
聚四氟乙烯的共振信号
在实验过程中,调出聚四氟乙烯的共振信号比较麻烦,因为氟原
子的共振信号比较弱,这一点可以由以上两幅图像对比可以看出,水
样品的共振信号非常明显,而聚四氟乙烯的共振信号很弱。
在实验得到的聚四氟乙烯的共振频率为24.207mhz|,
0B0
0
b0
h
1836h
1836h0
1836hf
2N
2
N
2NB0
BB0
1836
6.02
1034
24.207
6
10
927.4
1026
0.579
4.98
计算得到的氟的g因子为4.98
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