核磁共振基础原理(09)part1.pptVIP

* * 把核自旋磁矩 从不平衡态向平衡态恢复的过程叫弛豫过程，其能量来源于自旋本身的特性和周围介质的影响。 恢复到平衡态的快慢由时间常数T1（在z轴方向），T2（在xy平面内）决定，所以 由于弛豫过程是矩变化的逆过程，所以前面加负号。T1 、T2具有时间量纲， 、 的恢复过程应服从指数规律，即 7、稳态Bloch方程 总结上面分析的 在磁场中所受的三种力（两类），但这两类作用力可看作是各组独立地起作用，可以将它们进行简单叠加，因此完整的bloch方程写作： 写成分量形式为 Bloch的贡献就是引入了两个常数T1、T2，并用经典的方法（公式）描述了核磁共振现象，而避免了繁琐的计算，因此在液体高分辨NMR中广泛应用。 但严格地说，两类力矩独立产生不完全正确，用量子力学方法可以找出他们之间存在相互作用项。 8、宏观物质的核自旋体系的Bloch方程 宏观物体常用磁化（强度）矢量 来定义，为单位体积内核磁化强度矢量的总磁矩，即 ，因此前面的各式子中可用 代替 。 Bloch方程写作 ，这里 与前面 等同。 如果 加在x轴，其ω＝ω0时， 将绕 作进动，于是 会偏离平衡位置，这时出现横向分量 ，当微扰场 解除后， 要向平衡位置恢复，即 A、Bloch方程的稳态解 稳态是指强大静磁场强度 保持始终不变，即将静磁场 停在共振点上不动，使核自旋 体系满足共振条件 。这时 矢量有固定不变的长度，它在x`y`z`坐标系中是固定不动的，即此时 对 的作用力与 自身的弛豫力达到平衡状态，因此 在三个轴上投影不变，为一常数，即 稳态解 (在旋转坐标系x`y`z`中) 由于 与 平行，作用力矩 ，无能量交换； 与 垂直， 对 有作用力矩，故有能量交换。 正是磁矩 从交变场吸收能量后，共振产生跃迁形成的，所以称作吸收线型信号。 就是我们通过Y轴上感应线圈接收到的信号。 H1场90o脉冲作用后， 在固定坐标系中的运动 B、Bloch方程的暂态解（脉冲傅里叶变换核磁共振的基础） 在实验室坐标系，Bloch方程为 在旋转坐标系中，Bloch方程简化为 暂态解适合脉冲NMR。在脉冲NMR中，RF场不是连续地作用到 上，而是作用比较短的时间，其余时间则是弛豫。一般RF脉冲都比较强而短，所以RF作用期间，弛豫可以忽略。 按分时作用， 有两种典型的运动方式： ①磁化强度 的绝热章动； ②自由感应衰减（FID：Free Induction Decay）。 在x`轴上加频率为ω0的短RF（射频）脉冲，绝热条件是 脉冲宽度为 在tp时间内，Mz只受到磁力矩的作用，忽略弛豫， 的运动就只有章动，章动角 如图所示，有 ①磁化强度的绝热章动 ， θ可取任意角度，条件是 。典型的情况是θ为90o和180o，一般称为90o脉冲和180o脉冲。当θ＝90o时， ， ，可得到最大的NMR信号。与稳态相比， 强度至少可提高一倍，M0可充分利用。可见脉冲NMR具有明显的优势。 早在1949年H.C.Torrey就提出了脉冲方法在原理上是可行的，但由于脉冲电子学等技术需要一个发展过程，所以直到1965年后，脉冲NMR才真正发展起来。 请注意：θ可等于180o，即Mo反向，与－Z轴平行，这意味着Zeeman能级上粒子数分布出现反转，这相应于一个“负自旋温度”。 章动完成后，RF脉冲关闭，此时取时间原点t＝0，磁化强度矢量 自此开始受弛豫作用。 ②自由感应衰减（FID：Free Induction Decay） 90o RF脉冲之后， ，核自旋开始自由进动和弛豫，这时的共振信号叫自由感应衰减信号或简称为FID信号，为指数衰减信号，在旋转坐标系中描写为 如左图所示。 横向弛豫由自旋－自旋相互作用决定，是自旋之间交换能量和角动量，引起相位发散的过程。T2是本征横向弛豫时间，又叫相位记忆时间，这是不可逆过程。纵向弛豫是由自旋－晶格相互作用决定的过程，T1描写了Mz向M0恢复的速度。Mz向 M0恢复总是比 向0的恢复速度要慢。一般说 比较快， 比较慢。在实际工作中，一