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实验62脉冲核磁共振


散相
1800脉冲作用
M 汇聚到-Y
此时可从接收线圈中感应出一个射频信号,形成自
旋回波SE
如不考虑磁场不均匀性在实验中的影响,自旋回波
的峰值由T2决定
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(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
自旋回波的形成
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900脉冲和1800脉冲作用下所形成的FID信号和SE信号
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y FID信号
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t (a) 900射频脉冲
t (b)ω=ω0+ Δω的FID信号
△ω (c) (b)的频谱
t
(d) ω=ω0时的FID信号
0 (e) (d)的频谱
在900脉冲作用下的FID信号及其频谱
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(二)自旋回波(SE)的形成
900脉冲作用
M 倒向Y
由于磁场的非均匀性
实际所观测到的900脉冲、1800脉冲、FID信号和SE信号 实际所观测到的900脉冲、1800脉冲、FID信号和SE信号
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二、实验装置
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三、实验内容 (一)FID信号观测
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(二)T2测量
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(三)T1测量
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(四)化学位移测量(二甲苯的化学位移)
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利用核磁共振成像装置测量二甲苯的化学位移
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利用核磁共振成像装置测量酒精的化学位移
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思考题:
1.试分析纵向弛豫和横向弛豫的物理含义。
2.T2和T1的测量在实验方法上有何不同?
3.磁场的不均匀对弛豫时间的测量有何影响?采用什
么办法可消除磁场不均匀对测量带来的影响?
幅在900时最大,此时M从Z倒向Y,接着按指 数规律衰减,其衰减速度T1、T2决定。线圈
中所感应到的FID信号为
t
S(t) Ae T2
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z
M0
900
z M0
1800
M的旋转示意图
z B0
Mz

z B0
x
900脉冲过后M在旋转坐标系和实验室坐标系中的进动情形 y方向上的电感线圈则可感应到弛豫引起的FID信号
4.用反向恢复法(
)和饱和恢复法
2

2
2
)测量T1有何区别?
5.核磁化矢量M的 倾角由什么参数决定?对FID信
号有何影响?如何确定M翻转了 9 0 0 或 1 8 0 0 ?
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参考文献
[1] 晏于模 王魁香,近代物理实验,实验三十四, 吉林大学出版社1995
[2] 吕斯骅 段家忯,新编基础物理实验,实验六十 二,高等教育出版社,2006
是 B1 。当在实验室坐标系的Y轴上安放一接收线 圈,在射频脉冲关断后,由于核自旋之间、核自旋 与晶格之间进行能量交换,产生横向弛豫与纵向弛 豫,使核自旋从射频脉冲吸收的能量又释放出来。
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这时由于Mxy的变化,线圈中将感应出一小电
动势,即核磁共振信号,称为自由感应衰减 信号(free inductive decay,FID)。其振
(c)散相 M0
(d)Mxy分量减小
(e)逐渐向平衡态过渡
弛豫过程示意图
(f)回复到平衡态
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(二)自由感应衰减(FID)
核自旋系统的磁化矢量M在沿z轴的恒磁场B0中作拉莫
尔进动,进动角频率为
0 B0
若在平面内加上一个脉冲射频场B1,其角频率为 1
,并满足核磁共振条件
10 B0
在脉冲场存在期间,M将以角频率 1 绕B1进动。
实验6-2 脉冲核磁共振
南开大学基础物理实验教学中心 近代物理实验室
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从1946年发现核磁共振现象而产生的连续波核磁共振技 术,到70年代初提出的脉冲傅里叶变换(PFT)技术和后来 的核磁共振成像,在核磁共振这一领域中已多次获得诺贝尔 物理学奖。
脉冲核磁共振的概念十分直观,即由原来的连续波射频 变为脉冲射频。两者在理论上是完全一致的。较之连续波核 磁共振,脉冲磁共振在很多方面有自身的特色:
共振实验更为精确和直接的手段。
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一、实验原理 (一)弛豫时间
纵向弛豫,用弛豫时间T1表征:
t
Mz(t)M0(1e T1)
横向弛豫,用弛豫时间T2表征:
t
Mx(t)Mx(0)e T2
Mx(0)表示t=0时的Mx值,My有同样的表示方式。
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M0
(a)M0倒向XY平面
(b)开始散相
1、强而狭的脉冲的频谱很宽,这种脉冲的作用等效于 一个多道频率发射机,当接收机的带宽足够宽时,核磁共振 仪是一台多道频谱分析仪,它可以同时激励样品的所有频率, 也可以同时接收所有频率的信号,每次需要的时间却很短。 这样可以用计算机技术把采样结果累加,使得频谱的信噪比 在较短的时间内增强几个数量级。
2、脉冲磁共振实验为测量弛豫时间提供了比连续波磁
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如引入旋转坐标系 x' , y' , z' ( z ' 与 z 轴重
合),这时M在B0中的进动在旋转坐标系中观察其核 磁矩 M 的取向将静止不动,热平衡时的系统总磁矩 M0 沿 z ' 轴方向。如射频脉冲的作用时间为T,则M
的倾角为
B1T
下图为磁化矢量M在900和1800脉冲射频场作用下的 矢量旋转模型。上中的T就是脉冲宽度,脉冲强度就
[3] 杨桂林 江兴方 柯善哲,近代物理,第十五章, 科学出版社,2004
[4] 杨文修 李正明,生物医学物理概论(M),天 津科技翻译出版公司
[5] Advanced Laboratory Manual,Pulse NMR,Harvard University,2002
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