核磁共振波谱分析.pptxVIP

核磁共振波谱分析

NuclearMagneticResonanceSpectroscopy

（NMR）

简介核磁共振的基本原理弛豫现象核磁共振定量分析核磁共振波谱仪

.简介12位诺贝尔奖获得者对核磁共振的贡献

?化学领域高分子化学，金属陶瓷，火箭燃料，石油化学?药学领域测定药物与活性之间的关系，确定药物结构?生命科学领域生物代谢组学，确定蛋白质、核酸、糖类的三维结构?医学领域肿瘤确诊，关节损伤，NMI技术?地质领域地下水资源，滑坡稳定性监测，考古，堤坝无损探测，水污染监测核磁共振的应用

概念：核：研究对象核磁共振磁：研究条件（诱导能级分裂）共振：研究手段（能级跃迁）总结：核磁共振是磁矩不为零的原子核，在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂，共振吸收某一特定频率的射频辐射的物理过程。二.核磁共振的基本原理

原子核的自旋带正电（自旋）自旋量子数（I）?原子核能产生核磁共振现象是因为具有核自旋?原子核的自旋运动与自旋量子数（I）有关质子（带正电）中子（不带电）原子核

?自旋量子数（I）与原子核的质量数A和核电荷数Z有关

020304050601I=0，1/2，1…自旋角动量：用自旋量子数（I）来描述，遵循量子化规律当I=0时，ρ=0，无自旋，不会产生NMR信号I﹥1/2的原子核呈椭球形，有电四极矩只有当I﹥0时，才能发生共振吸收，产生NMR信号I=1/2的原子核呈球形分布，无电四极矩

原子核的自旋情况:01球形自旋03无自旋02椭球形自旋04

核磁矩：自旋的原子核周围存在磁场，会产生磁矩1I=0，1/2，1…2γ：磁旋比h：普拉克常量3磁矩是一个矢量，既有大小，方向沿自旋轴4磁矩是表征原子核磁性大小的物理量5原子核的磁矩是由构成原子核的质子和中子运动产生6的磁矩的总效应7

01自旋取向02无外磁场原子核的自旋03B004外加磁场中原子核的自旋05自旋取向是任意的能量态是简并的06自旋取向量子化，与外磁场平行或反平行，N平行﹥N反平行

无外加磁场的自旋运动

原子核的自旋取向可用磁量子数m来表示：m=I,I-1，1-2…，-I注：2I+1种可能的取向，每种取向代表不同的能量状态自旋核在磁场中的取向：B0

氢原子核1H的两种能量态m=+1/2,能量较低m=-1/2,能量较高

塞曼分裂自旋核的能级分裂与布居数外加磁场磁场诱导下发生能级分裂B0简并能态

E-1/2)=ghBo/4pE=-μ?B0?DE=ghBo/2pE(+1/2)=-ghBo/4pBoltzmman分布:质子群中处于高低能态的布居数的关系如：当B0=1.4092T，T=300K时，1H核的布居数为 注：处于低能态的核数比高能态的多十万分之一，NMR信号就是靠这极弱过量的低能态核产生的

宏观磁化矢量核磁共振研究的是大量的自旋核的集合，将所有单个自旋核的磁矩进行矢量求和，可以得到总体的磁化矢量，即宏观磁矢量M0M0与布居数之差（Na-Nb)成正比，是所有核磁矩μ共同作用的结果Mxy=0，Mz=M0μ是量子化的，M0是连续的

核磁矩与宏观磁矢量B0M=∑μi

自旋核的进动处于外加磁场中的自旋核的磁矩μ受拉莫尔公式：进动频率：沿B0排列的扭矩自旋角动量Larmor进动两个作用力

氢原子核1H的两种进动

核磁共振（MR）产生条件射频：由通以交变电流的线圈发射射频脉冲（本质上是一种短促的电磁波），通过放置在垂直于xoy平面的线圈接收宏观横向磁化矢量1.I≠0的原子核（有自旋）2.外加磁场B0（能级分裂）3.与B0相互垂直的射频场（）