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核磁共振是指一個射頻場引起有磁矩的原子核與外磁場相互作用而產(chǎn)生的磁能之間的躍遷。核磁共振波譜儀是基于核磁矩不等于零的原子核，在靜磁場作用下，對穩(wěn)定頻率電磁波的吸收現(xiàn)象來研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一種工具。分析工作者從共振峰的數(shù)和相對的強度、化學(xué)位移和弛豫時間等參數(shù)進(jìn)行物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析。

一、核磁共振的定義

核磁共振（nuclear　magnetic　resonance， NMR）是磁矩不為零的原子核，在外磁場作用自旋能級發(fā)生蔡曼分裂，共振吸收某一定頻率的射頻輻射的物理過程。并不是是所有原子核都能產(chǎn)生這種現(xiàn)象，原子核能產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象是因為具有核自旋。原子核自旋產(chǎn)生磁矩，當(dāng)核磁矩處于靜止外磁場中時產(chǎn)生進(jìn)動核和能級分裂。在交變磁場作用下，自旋核會吸收特定頻率的電磁波，從較低的能級躍遷到較高能級。這種過程就是核磁共振。

二、發(fā)展現(xiàn)狀

二十世紀(jì)后半葉，NMR技術(shù)和儀器發(fā)展十分快速，從永磁到超導(dǎo)，從60MHz到800MHz的NMR譜儀磁體的磁場差**每五年提高一點五倍，這是被NMR在有機結(jié)構(gòu)分析和醫(yī)療診斷上特有功能所促進(jìn)的。現(xiàn)在有機化學(xué)研究中NMR已經(jīng)成為分析常規(guī)測試手段，同樣，在醫(yī)療上MRI（核磁共振成像儀器）亦成為某些疾病的診斷手段。

1953年：美國Varian公司**臺NMR譜儀（30MHz）

1964年：美國Varian公司**臺超導(dǎo)NMR譜儀（200MHz）

1971年：日本JEOL公司**臺超導(dǎo)傅里葉變換NMR譜儀（計算機用于NMR譜儀，使NMR技術(shù)有了質(zhì)的飛躍發(fā)展）。

三、基本原理

1） 原子核的基本屬性

a.原子核的質(zhì)量和所帶電荷 ——是原子核的*基本屬性。

b.原子核的自旋和自旋角動量 ——量子力學(xué)中用自旋量子數(shù)I描述原子核的運動狀態(tài)。原子核的自旋運動具有一定的自旋角動量；其自旋角動量也是量子化的，它與自旋量子數(shù) I 間的關(guān)系為：

各種核的自旋量子數(shù)

其中，I=1/2的核(1H、13C)電荷呈球形分布，核磁共振現(xiàn)象較為簡單，是核磁共振研究的主要對象。

c.原子核的磁性和磁矩

d.原子核的磁旋比：是原子核的基本屬性**，核的磁旋比越大，核的磁性越強。 

2）磁性核在外磁場（B0）中的行為

a.原子核的進(jìn)動

當(dāng)磁核處于一個均勻的外磁場B0中，核因受到B0產(chǎn)生的磁場力作用圍繞著外磁場方向作旋轉(zhuǎn)運動，同時仍然保持本身的自旋。這種運動方式稱為進(jìn)動或拉摩進(jìn)動。

b.原子核的取向和能級分裂

3）核磁共振產(chǎn)生的條件

當(dāng)外界電磁波提供的能量正好等于相鄰能級間的能量差時，核就能吸收電磁波的能量從較低能級躍遷到較高能級，被吸收的電磁波的頻率為：

4）馳豫（relaxation）

事實上在核磁共振中，高能級的核實通過“弛豫”過程回到低能級的。也就是說，原子核在磁場中進(jìn)動，產(chǎn)生能級裂分，受到電磁波的照射，發(fā)生共振，吸收能量，當(dāng)電磁波的照射停止后，原子核通過“弛豫”過程回到初始狀態(tài)。

在物理學(xué)上把某種平衡狀態(tài)被破壞后，而又恢復(fù)到平衡的過程稱為弛豫。在核磁共振中，弛豫過程分兩類，一類是自旋-晶格馳豫，另一類是自旋-自旋馳豫。