核磁共振实验报告.docx

核磁共振实验报告王文广苏海瑞U200910198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、实验内容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B的共振频率，并以此频率和质子的公认旋磁比值O(=267.52MHz/T)计算样品所在位置的磁场BO3 .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和总角动量P存在如下关系ijec2叫Cn=-gP=gBP=P,j2mjhjje为朗德因子，e、m是电子电荷和质量，口称为玻尔磁子，eB为原子的旋磁比对于自旋不为零的原子核，核磁矩p和自旋角动量P也存在如下jj关系山二-gP=P=yPIN2mINhIIP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B中能级将发生赛曼分裂，相邻能级间具有能量差编E，当有外界条O件提供与编E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编E二年的氢核发射能量为W的光子，当2几hv*h时，氢核将吸收这个光子由低塞曼能级跃迁到高塞曼能级，2几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O=VB002 .用扫场法产生核磁共振在实验中要使hv=y_BJ得到满足不是容易的，因为磁场不是容易2几控制，因此我们在一个永磁铁B上叠加一个低频交谈磁场0B=BSinOt，使氢质子能级能量差y±(B+BSinOt)有一个变化的区域，3 2几0m调节射频场的频率V,使射频场的能量hv能进入这个区域，这样在某由图可知，当共振信号非等间距时共振点处yIb+BSinOt),2几0mBsint未知，无法利用等式求出B的值mO调节射频场的频率B使共振信号等间距时，共振点处BSinst=O,mhm=h,B的值便可求出20四、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f当共振信消失时共振点的频率为f当共振信号等间距时共振点频率f扫场电压(V)f(MHz)1f(MHz)2f(MHz)310024.61624.67424.7187524.62924.67124.7065024.64124.67124.6922524.65424.66824.680524.66324.66724.67023C)I由公式hv=亭B卫W可计算出B的值1 几0y0数据中共振信号等间隔时的共振频率相差不大，这应该是由实验仪器造成的我们在计算B的时候取V的平均值b=X5f24.670MHz02ii=12几十2几根24.670MHZ,7oD=.=,一4。ym计算扫场的幅度mO!o1fBBB-÷。祟曳讥n'hy无hf1=A=1=%IBW亭亭QU=IOOV,U=75V,I由上面的五组数据得（U=50V，1=25V.U=5V,在上面的推导中，我们之所以用f,f是为了减小误差12B=1.20根10-3T;mB=9.04根10”；mB=5.99根IOYT;msB=3.05TR1oT/；B=8.22根IoT7.m根据计算的结果，发现扫场的大小B和电压的大小U是成线性的m2 .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Y来表示。射频磁场强度示波器读数放大倍数共振信号强度101.8×0.050.099.83×0.050.159.63.4×0.10.349.42.5×0.51.2529.23.8×0.51.99.113.0×0.51.592.2×0.51182.9×0.20.5872.5×0.10.2562.0×0.10.2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。.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,o=o=于0J_1836h_1836_1836hf：9=-N=B_1866.02104:24.2071(BO=4.98计算得到的氟的g因子为4.98