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    做核磁共振要注意什么?这7个问题,不妨事先了解一下
    来源:科学10分钟 时间:2022-01-11 19:31:04 浏览:3088次



    生活中我们接触到的最多的是医院里的核磁共振设备,当提及到我们的材料要做核磁共振的时候,相信很多同学都有些陌生。不必惊讶,医院使用的是核磁共振成像(Nuclear Magnetic Resonance Imaging简称NMRI),属于核磁共振的一个分支,而我们常见的材料表征的核磁共振是指Nuclear magnetic resonance,简称NMR。核磁共振广泛应用于物理学、化学、生物、药学、材料学等学科,可对材料的成分、结构进行定性和定量分析。另外,核磁共振没有放射性,所以对人体无害,是非常安全的。








    1. 什么是核磁共振?

    核磁共振简言之就是利用磁场和电磁频率来研究物质的分子。在高磁场中,样品被插入磁体中心磁场最强、磁体最均匀的位置,放入核磁探头上。核磁探头由线圈组成,用来激发样本,记录射频响应信号。原子核表现的像磁场中极小的磁体,它们像陀螺一样围绕主磁场旋转,这种移动叫做进动。进动频率与磁场呈正比,通过改变分子中电子密度,引入了额外的局部场差异,电子密度越高,屏蔽效果越好,从而降低局域场和自旋频率。在核磁共振中,激发的核自旋频率可以从它们在线圈引起的电流测量,测量得到的时域信号再进行傅里叶变换而得到化学位移。

     

    2. 核磁是怎么工作的呢?

    物质的原子核在磁体里会产生磁矩,在一个非常强的磁场中它们会逐渐自旋对齐,但当施加射频脉冲的时候,自旋对齐的状态将会被破坏,射频脉冲施加结束后它们又会重新对齐,此时共振开始,共振的原始数据会呈现出衰减的波普形态,而进行傅里叶变换后就得到了物质的化学位移。

     

    3. 元素周期表中所有元素都可以测出核磁共振谱吗?

    不是。被测的原子核的自旋量子数不为0,自旋量子数最好为1/2, 且有较高的自然丰度。自然丰度低,灵敏度太低,峰信号较弱。自旋量子数大于1的原子核有电四极矩,峰型较为复杂。

    表1 NMR常用同位素核有关物理参数

     

    4. 为什么原子核在磁场中是极小的磁体可以转动?

    由于原子核是带正电荷的,而带电体的转动必定会产生磁矩,因此每一自旋不为零的原子核本质上可以看成是一个微观磁矩,这就是原子核磁性的起源。

    5. 为什么会产生信号?

    核磁共振信号的产生现在普遍认为是由于核磁吸收和核磁感应。能量吸收的观点认为,在磁场中,自旋能级发生裂分,此时如果有电磁波施加在自旋系统上,当其频率与该能级间隔相匹配,就会诱发磁共振吸收。而磁感应则是认为当磁场强度绕磁场旋进时,线圈中的磁通量发生周期性的变化,而线圈中则可以记录到振荡频率的交变电流。

    6. 常用的核磁实验有哪些呢?

    核磁中最常见的是单脉冲一维1H谱实验,一维13C谱实验。当然还可以利用核磁去检测物质的纵向弛豫时间(T1)和横向弛豫时间(T2)。而对于较为复杂的高分子多糖、多肽、蛋白质和酶等,常借助二维实验COSY、TOCSY、NOESY、HSQC、HMBC等谱图反应复杂的结构关系。

    表2 常见二维核磁的功能

    7.为什么得到的一维核磁谱图上会出现峰的分裂?

    这是由于多重态造成的。因为核自旋就像磁体,它们也影响它们的邻居,其中一种方法是通过化学键中的共用电子(J耦合),每个自旋可以有两种状态,平行或反平行于磁场,例如两个亚甲基的自旋状态不同可以组成三种能级不同的状态,而在核磁图谱中这样的甲基信号将会一分为三体现出来,这就是多重态。类似的,三个甲基氢自旋将亚甲基裂分为四个峰,而我们可以通过观测分裂的峰就识别分子结构。



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    12条评论
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    全部 3小时前 四川
    文字是人类用符号记录表达信息以传之久远的方式和工具。现代文字大多是记录语言的工具。人类往往先有口头的语言后产生书面文字,很多小语种,有语言但没有文字。文字的不同体现了国家和民族的书面表达的方式和思维不同。文字使人类进入有历史记录的文明社会。
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