445812核磁共振基本原理.pptVIP

一 核磁共振现象 核——原子核 磁——磁场 核磁共振（NMR）——原子核在磁场中的响应 为什么原子核在磁场中会发生响应呢？ （核有磁性） （一）核有磁性 　核由质子和中子组成； 质子带正电，中子不带电； 所以，原子核带正电的。 另外，有些核具有内秉角动量（自旋）。 奇数核子 奇数原子序数，偶数核子 因而核有磁性。 磁矩 描述磁场强度与方向的矢量 自旋角动量； 旋磁比，每个核都有一特定的值。有正有负，核磁矩的方向与其有关。 （二）没有外磁场作用 单个磁矩随机取向； 系统宏观上没有磁性。 （三）静磁场作用单个自旋 要受力矩作用，表现： （1）原子核吸收能量，磁矩取向变化（极化）； （2）磁矩绕静磁场Ｂ0 静动(与陀螺在重力场中发生进动类似)。 进动频率（Larmor频率) （四）静磁场作用整个自旋系统 整个自旋系统被磁化 产生宏观磁化量M0 （M0的变化过程是核磁测井观测对象） （五）垂直方向上施加交变磁场 在垂直Ｂ0方向上加交变磁场，频率ω=ω0=γB0 发生核磁共振吸收现象。也就是 M被扳倒。 脉冲，M扳倒90度 脉冲，M扳倒180度 （六）交变磁场作用后—弛豫 磁化矢量朝Ｂ0方向恢复，使核自旋系统从非平衡分布恢复到平衡分布。 纵向弛豫T1 横向弛豫T2 1 纵向弛豫/T1 非平衡态磁化矢量的纵向分量恢复到初始磁化矢量M0的过程 弛豫速率1/T1 弛豫时间T1 磁能级粒子数发生变化，自旋体系能量也要发生变化，自旋与晶格交换能量，又称自旋-晶格弛豫。 Mz是以1/T1的速率按指数恢复到Z方向的初值。 2 横向弛豫/T2 非平衡态磁化矢量的水平分量Mxy衰减至零的过程 弛豫速率1/T2 弛豫时间T2 磁化矢量进动相位从有序分布趋向无规则分布，自旋体系内部相互作用，自旋与晶格不交换能量，又称自旋-自旋弛豫。 横向弛豫按指数衰减 二 核磁共振测井 （一）核磁共振信号测量 （二）核磁共振测井仪 （三）核磁共振测井过程与特点 （一）核磁共振信号测量 1.自由感应衰减法 2.自旋回波法 3.反转恢复法（测T1） 1.自由感应衰减法 自由感应衰减的核心是利用某种方法使与静磁场B0平行的核磁化强度M0扳转90度以激发自由进动信号。 （1）射频脉冲法 （2）预极化法 （1）射频脉冲法 用一个90度射频脉冲使原来沿静磁场方向的磁化矢量扳转90度，然后进行观测，得到的信号即是自由感应衰减信号（或FID信号） （早期的斯仑贝谢核磁测井仪器采用此种方法） （2）预极化法 在稳定磁场B0的垂直方向上加一较强的预极化磁场Bp，由于极化磁场很强，最初沿稳定磁场建立起来的平衡态磁化强度M0会发生偏转而沿总场的方向取向。(Mp) 如果极化时间足够长，BpB0，所以Mp近似与M0方向垂直。这时突然撤去Bp，因时间很短，Mp绕B0进动（w0),由于驰豫，在进动的同时，纵向分量恢复到平衡态的M0，而横向分量将按有效横向驰豫时间T2*确定的速率衰减。 这时在垂直于B0方向上探测，在接收线圈中可以观测到一个频率为W0变化的自由进动信号。（俄罗斯现代核磁测井仪器采用此种方法） 自由感应衰减法所使用的静磁场B0都是采用的大地地磁场，因而产生的信号很弱。 2 自旋回波法 现代核磁信号的测量采用（CMR,MRIL,MREx） CPMG脉冲 测量过程：极化-扳倒 - 失相 - 重聚 - 测量 -再失相-再重聚-再测量 ．．． * * 核磁共振