二、核磁共振

         核磁共振(NMR)是核磁矩测量的重要方法。当原子核处于匀强磁场B(大小约1 T)中,核磁矩m j与磁场B将发生相互作用,其相互作用能应表示为

                      E = -m×B = -gj mN mj B ,               (19-8)

其中

                  m= j , (j-1) , … , -(j-1) , -j ,     

是核自旋在外磁场方向(取为z轴)投影的磁量子数,共有2j+1个可能值。可见,在磁场的作用下,原来的一个能级分裂为2j+1个子能级。根据选择定则,Dm = 0, ±1,相邻能级之间可以发生跃迁,相邻能级间距为

                         DE = gj mN B .                     (19-9)

如果能够测出DE,就可以利用上式求得原子核的gj ,从而得出核磁矩。

         测量DE的简便方法是在垂直于匀强磁场B的方向上对样品施加一个高频(10 MHz数量级)磁场,当该高频磁场的频率n 满足

                            hn = DE                    (19-10)

时,样品中的原子核就会表现出对该高频磁场能量的强烈吸取,从而由低能级向相邻的高能级跃迁,这种现象称为核磁共振。高频信号被吸取时,可以在示波器上观察到吸取峰或吸取波形。许多原子核的磁矩都是用核磁共振的方法测得的,目前这种方法的精度可以达到10-6

         核磁共振法除了测量精度高以外,还有许多优点,如对样品的限制少,可以用固体样品也可以用液体样品,而且不破坏样品等,所以得到广泛应用。如果已知gj,则可以利用核磁共振测量磁场,并且这是目前精确测量磁场的重要方法。同时,不仅在物理学领域而且在物构研究、量子化学、生物科学、药物研究以及临床医学等方面,核磁共振都有重要应用。20世纪80年代发展起来的核磁共振层析术( NMR-CT )则是核磁共振方法的新发展,能够在分子结构水平上提供反映人体组织功能和代谢过程的生理和生化方面的信息,是临床诊断方面的重大突破。

       
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