核磁共振实验发现的背景所谓核磁共振，是指具有磁矩的原子核在恒定磁场中由电磁波引起的共振跃迁现象。
核磁共振的发现，跟核磁矩的研究紧密相关。
1911年，卢瑟福根据a 粒子散射实验提出核原子模型后，直到原子光谱的超精细结构发现以后，1924年泡利才正式提出，原子光谱的超精细结构是核自旋与外电子轨道运动相互作用的结果；原子核应具有自旋角动量和磁矩。
斯特恩创造了分子束方法，对核磁矩作过重要研究。
1933年他和弗利胥（O.Frisch ）、爱斯特曼（I.Estermann ）等人用分子束实验装置测量氢分子中质子和氘核的磁矩。
所得结果表明质子磁矩比狄拉克电子理论预言的大2.5倍而氘核磁矩则在0.5到1个核磁子之间。
氘核是由质子和中子组成的，由此即可推测中子也有磁矩。
这说明尽管中子整体不带电，其内部却有电荷分布和电流效应。
这些实验事实，激励了其他人对核的电磁特性的探索。
拉比的分子束磁共振方法对斯特恩实验作了重大改进。
改进的关键在于利用了共振现象。
二十年代末，拉比访问欧洲时，就在斯特恩的实验室里工作了一年，研究原子磁矩的测量。
1929年，他回到哥伦比亚大学开展原子束分子束的研究。
后来他受到荷兰物理学家哥特（C.J.Gorter ）的启发，并于1938年把哥特射频共振法应用于分子束技术，创立了分子束共振法。
拉比对分子束磁共振方法的研究和布洛赫对核磁共振的研究都是受到了斯特恩的启发。
分子束磁共振方法在1945-1946年间又取得了突破性的进展，这就是通过磁共振的精密测量，发现了核磁共振。
人物介绍图11.1 布洛赫图11.2 珀塞尔布洛赫 Felix Bloch 珀塞尔 Edward Purcell1905-1983瑞士裔美国人斯坦福大学理论和实验物理学家1952年诺贝尔物理学奖-因发展了核磁精密测量的新方法及由此所作的发现1912-1997美国麻省理工学院实验物理学家1952年诺贝尔物理学奖-因发展了核磁精密测量的新方法及由此所作的发现布洛赫1905年10月23日出生于瑞士的苏黎世，上完中学后，他本来想当一名工程师，于是就直接进入苏黎世的联邦工业大学。
一年后，决定转学物理，通过薛定谔、德拜等教授的课程，他逐渐熟悉了量子力学。
后来他到德国莱比锡大学跟海森伯继续研究。
1928年获得博士学位。
以晶体中电子的量子力学和金属导电理论方面的内容做论文。
1933年去到美国。
1934年起在斯坦福大学任教。
1939年入了美国籍。
1954年曾担任过欧洲核子研究中心的第一任主任，回到斯坦福大学后，曾经研究过超导电性和低温下的其它现象。
1983年9月10日布洛赫逝世于慕尼黑，享年78岁。
布洛赫是一位在近代物理理论和实验都作出过巨大贡献的物理学家。
他早年的博士论文“金属的传导理论”就是一项很有价值的科学文献，提供了金属和绝缘体结构的近代图像，是半导体研究的理论基础。
他的名字在固体物理学中多次提到，例如：所谓的布洛赫方程、布洛赫波函数、布洛赫自旋波、布洛赫壁，以及铁磁物质磁化时的布洛赫效应、自发磁化的布洛赫T3/2定律等等都是出自他的创建。
发现的过程珀塞尔1912年8月30日出生于美国依利诺斯州的泰勒威里（Taylorville）。
1929年进入普渡大学。
1933年从电机工程系毕业，后来兴趣转向物理。
1938年在哈佛大学取得博士学位。
l940年，他到麻省理工学院辐射实验室工作，这个实验室的宗旨是军事研究和研制微波雷达。
他后来成了基本发展组的组长，这个组的任务是探索新频带和发展新微波技术。
1945年夏，珀塞尔、托雷（H.C.Torrey）和庞德（R.v.Pound）等人组成一个小组，成功地进行了核磁共振的研究。
1948年与庞德合作提出自旋温度的概念。
1951年与伊文（Ewen）合作，在21cm波段发现中性星际原子氢辐射。
他曾任美国总统科学顾问、美国空军顾问委员会成员。
1970年被选为美国物理学会理事长。
1997年3月7日他在美国坎伯利基逝世。
帕塞尔小组的共振吸收实验l940年,珀塞尔到麻省理工学院辐射实验室工作，他在这段时间的工作经验和他跟许多物理学家的交往，对他后来发现核磁共振有重要价值。
在这些物理学家中就有拉比教授。
1945年夏，珀塞尔、托雷（H.C.Torrey）和庞德（R.v.Pound）等组成一个小组，利用哈佛大学十年前研究宇宙射线的工作中所留下的一台磁铁，亲自修复改装，以用于核磁共振的研究。
由于核磁共振信号是微弱的，在室温和几千高斯的磁场作用下，热平衡时两能级的粒子数之差与总粒子数之比，只达百万分之一的数量级。
为了提高观测的灵敏度，珀塞尔等人采用了桥式电路，（如图11.3）。
射频信号由发生器送到两个谐振回路的输入端，其中一个谐振回路的线圈环绕着样品置于静磁场中，另一谐振回路则在磁场之外，它们分别为桥路的两臂。
当发生共振时，样品吸收射频场能量使该谐振回路的阻抗变化，桥路便失去平衡，从而有相应的信号送到接收系统。
根据不平衡的幅值（或相位），便可得到吸收（或发射）信号。
珀塞尔等人在谐振腔内填充石蜡作为样品，观测到的共振信号经放大和检波系统，然后用微安计显示。
1945年12月24日，帕塞尔、托雷和庞德联名写给《物理评论》编辑部题为“固体中核磁矩共振吸收”的一封信中，首次报告了在凝聚态物质中观察到的核磁共振现象．被观测的物质是置于强度为0.71T磁场中的大约500克石蜡，线圈调谐到30MHz，对磁场的扫描功率保持在10-11W，在位于29.8MHz处记录到线宽为40000Hz的核磁共振吸收谱线。
就在珀塞尔等人发表题为“固体中核磁矩的共振吸收”的论文一个月之后，布洛赫也在《物理评论》杂志上发表了“核感应”的论文，报道了斯坦福小组观测到的水中的核磁共振信号．两个小组对核磁共振现象的发现完全是独立的，方法也不尽相同。
射频信号由发生器送到两个谐振回路的输入端，其中一个谐振回路的线圈环绕着样品置于静磁场中，另一谐振回路则在磁场之外，它们分别为桥路的两臂。
当发生共振时，样品吸收射频场能量使该谐振回路的阻抗变化，桥路便失去平衡，从而有相应的信号送到接收系统。
根据不平衡的幅值（或相位），便可得到吸收（或发射）信号。
珀塞尔等人在谐振腔内填充石蜡作为样品，观测到的共振信号经放大和检波系统，然后用微安计显示。
1945年12月24日，帕塞尔、托雷和庞德联名写给《物理评论》编辑部题为“固体中核磁矩共振吸收”的一封信中，首次报告了在凝聚态物质中观察到的核磁共振现象．被观测的物质是置于强度为0.71T磁场中的大约500克石蜡，线圈调谐到30MHz，对磁场的扫描功率保持在10-11W，在位于29.8MHz处记录到线宽为40000Hz的核磁共振吸收谱线。
就在珀塞尔等人发表题为“固体中核磁矩的共振吸收”的论文一个月之后，布洛赫也在《物理评论》杂志上发表了“核感应”的论文，报道了斯坦福小组观测到的水中的核磁共振信号．两个小组对核磁共振现象的发现完全是独立的，方法也不尽相同。
布洛赫的核感应实验1945年秋，布洛赫和汉森以及一位研究生叫柏卡德（M.Packard）的，组成三人小组，柏卡德协助汉森管发射和接收，布洛赫管直流磁场。
当时他们没有大磁铁，只能借到一台示教用的磁铁进行改装。
在这个装置的磁铁两极之间，有两个轴线相互垂直的线圈。
一个是发射线圈，与射频源相连，另一个是接收线圈，与接收系统相连，两线圈的轴线均与主磁场垂直。
布洛赫认为，核磁共振的基本事实在于核磁矩取向的改变。
当核磁矩在射频场作用下转向时，宏观磁化矢量随之改变。
按照电磁感应定律，这时在接收线圈上便产生一感应电动势。
“核感应”这个术语就是由此而来。
考虑到射频场比探测的信号强得多，所以发射线圈和接收线圈之间的耦合必须相当微弱，因此把它们安排成互相垂直的位置。
在共振条件下，射频场使核磁矩转向，并弱耦合到接收线圈作为载波。
发射线圈的端部还安装两块半圆形导电片，以调节漏感的幅值和相位，从而可检测到吸收信号或发射信号。
布洛赫决定用水作样品。
在样品中加了可溶于水的铁硝酸盐，这样可以缩短弛豫时间。
他们的电路原理图如图11.4。
经过几个月的准备，试验开始了。
他们把事前处理过的水样品放入装置内，然后接通所有的开关。
当射频机构已经工作时，布洛赫逐步调节磁铁的励磁电流到预期值，汉森和柏卡德在几码远处盯着示波器，但他们在噪声起伏上面没看到任何信号。
这时，汉森想去调整一下放大器，并要布洛赫关掉电源。
正当布洛赫打开开关时，柏卡德注意到荧光屏上闪过了一些花纹。
布洛赫立刻判断出这就是大家要找的东西。
经过反复核实，认定这就是共振信号。
布洛赫等人在第一次观察到核感应信号的成功实验中，射频频率为7.76兆赫，相应的磁场强度为1826高斯。
他们的仪器设备是极其简陋的，整个实验才花了275美元，包括买一台普通示波器所用的250美元在内。
他们就在这样的条件下取得了有历史意义的辉煌成果。
对于在构造几乎相同的装置上观测到的同样的核磁共振信号，珀塞尔和布洛赫却持有不同的理论解释。
珀塞尔根据半经典的量子力学，用能量子吸收的观点来看待核磁共振的吸收信号，而布洛赫则用经典的磁化矢量进动模型，用感应电流与检测线圈同相位来解释核磁矩的共振吸收。
相对于珀塞尔简明的量子力学吸收理论，布洛赫的磁化矢量感应理论显得较为复杂而更为成熟。
布洛赫首次导入了纵向弛豫时间和横向弛豫的概念，并将它们唯象地引入到磁化矢量的动力学方程式中，构成了布洛赫方程。
布洛赫方程是一组非线性的微分方程，常常遇到求解的困难。
然而，布洛赫方程对自旋系统给予了十分直观的描述。
对布洛赫方程进行各种简化或修饰，可以获取各种有用的动力学信息。
对科学史的影响核磁共振的发现提供了一个新的途径，可以用来精确测量核磁矩和磁场、进行物质结构分析，从而导致了谱学方法的重大变革。
核磁共振的发现不仅有重大的理论意义，还为科学技术提供了一种独特的测量方法。
从核磁共振谱仪获得的核磁共振谱可用于鉴定有机化合物结构，根据化学位移可以鉴定有机基团，还可用于化学动力学方面的研究，如分子内旋转、化学交换等。
核磁共振谱也广泛用于研究聚合反应机理和高聚物序列结构。
核磁共振层析技术，已广泛用于人体诊断。
这些成果都发源于珀塞尔和布洛赫对分子束磁共振方法的扩展。