核磁共振实验实验报告

核磁共振实验报告

物理072 陈焕 07180217

摘要：介绍了什么是核磁共振，核磁共振的原理，核磁共振的实验设备，还有测量在不同溶液里的g因子的实验方法。

关键字：核磁共振原理实验方案

引言：

Pauli在1924年研究某些元素光谱的精细结构时首先提出了核磁矩与核自旋的概念,由于光学仪器分辨本领的限制,妨碍了对核磁矩的精确测量。1939年首创于Otto Stern（由于分子束和质子磁距获1943年诺贝尔物理学奖）经Isidor Issac Rabi（由于发现原子束内的核磁共振获1944年诺贝尔物理学奖）改进的分子束试验,提出了更为精确的测量核磁矩的方法。近代核磁共振技术在1946年由美国Harvard大学的Edward Mills Purcell与Stanford大学的Felix Bloch同时独立设计，两人因此共获1952年的诺贝尔物理学奖。这些技术所需设备和试验方法都较简单，但却提高了核磁矩的测量精度。在核物理方面，通过对各种核矩大小的测量，提供了有关核结构的许多信息。

核磁共振的原理：

1、什么是核磁共振？

核磁共振是指受电磁波作用的原子核系统在外磁场中磁能级之间发生共振跃迁的现象。只要质子数和中子数两者或其一为奇数时，这种物质的核有非零的核磁矩，正是这种磁性核能产生核磁共振。

2、基本原理

自旋不为零的粒子,如电子和质子,具有自旋磁矩。如果我们把这样的粒子放入稳恒的外磁场中，粒子的磁矩就会和外磁场相互作用使粒子的能级产生分裂，分裂后两能级间的能量差为:

EB0 （1）

其中：γ为粒子的旋磁比，为约化普朗可常数，B0为稳恒外磁场。

如果此时再在稳恒外磁场的垂直方向给粒子加上一个高频电磁场，该电磁场的频率为ν，能量为:

 （2）

当该能量等于粒子分裂后两能级间的能量差ΔE时即：

Bo （3）

低能极上的粒子就要吸收高频电磁场的能量产生跃迁，即所谓的磁共振。实验设备：

c. 样品：CuSO4,HF 永磁铁：提供稳恒外磁场。边限振荡器：产生射频场,提供一个垂直与稳恒外磁场的高频电磁场，频率Hz。同时也将探测到的共振电信号放大后输出到示波器，边限振荡器的频率由频率计读出。

d. 绕在永磁铁外的磁感应线圈：其提供一个叠加在永磁铁上的扫场。

实验方法：

1、连接线路调压变压器：为磁感应线圈提供50周的扫场电压。频率计：读取射频场的频率。 g. 示波器：观察共振信号。

2、将CuSO4样品放入振荡线圈，调节样品在磁场中位于最佳位置，在附近，调节共振频

率，并调节边限电流于20A左右，扫场电压3V左右，直至示波器中观察到共振峰，记录数据。

3、调节样品在磁场中的位置，重复第四步，测H核共振频率vH。

4、计算gH.。

根据公式ghv，BZ=45654Gs=0.45654T BZN

实验总结：

在不同的样品中，H核的共振频率有所不同。在进行核磁共振实验时，应该先调节频率时示波器出现波峰，再调节样品在磁场中的位置以及频率，使波波峰等间距，清晰。从实验数据上来看，测得g因子与理论值接近。