核磁共振实验报告

一、实验目的

    1．了解核样共振的基本原理

2．学习利用核磁共振测量磁场强度和原子核的g因子的方法

二、实验内容

1．在加不同大小扫场情况下仔细观察水样品的核磁共振现象，记录每种情况下的共振峰形和对应的频率

2．仔细观察和判断扫场变化对共振峰形的影响，从中确定真正能应永久磁铁磁场的共振频率，并以此频率和质子的公认旋磁比值计算样品所在位置的磁场

3．根据记录的数据计算扫场的幅度

4．研究射频磁场的强弱对共振信号强度的影响

5．观察聚四氟乙烯样品的核磁共振现象，并计算氟核的g因子

三、实验原理

1．核磁共振现象与共振条件

原子的总磁矩和总角动量存在如下关系

对于自旋不为零的原子核，核磁矩和自旋角动量也存在如下关系

按照量子理论，存在核自旋和核磁矩的量子力学体系，在外磁场中能级将发生赛曼分裂，相邻能级间具有能量差，当有外界条件提供与相同的磁能时，将引起相邻赛曼能级之间的磁偶极跃迁，比如赛曼能级的能量差为的氢核发射能量为的光子，当时，氢核将吸收这个光子由低塞曼能级跃迁到高塞曼能级，这种共振吸收跃迁现象称为“核磁共振”

由上可知，核磁共振发生和条件是电磁波的圆频率为

 

    2．用扫场法产生核磁共振

    在实验中要使得到满足不是容易的，因为磁场不是容易控制，因此我们在一个永磁铁上叠加一个低频交谈磁场，使氢质子能级能量差有一个变化的区域，调节射频场的频率，使射频场的能量能进入这个区域，这样在某一瞬间等式总能成立。如图，

    由图可知，当共振信号非等间距时共振点处，未知，无法利用等式求出的值

             调节射频场的频率使共振信号等间距时，共振点处，，的值便可求出

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浙江师范大学实验报告

实验名称核磁共振        班    级   物理071   姓名   骆宇哲   学号  07180132

同 组 人     沈宇能      实验日期   09/12/3     室温            气温          

                                                                               

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核磁共振成像实验

【目的要求】

1.学习和了解核磁共振原理和核磁共振成像原理；

2.掌握MRIjx核磁共振成像仪的结构、原理、调试和操作过程；

【仪器用具】

 MRIjx核磁共振成像仪、计算机、样品（油）

【原    理】

磁共振成像（MRI）是利用射频电磁波（脉冲序列）对置于静磁场B₀中的含有自旋不为零的原子核（¹H）的物质进行激发，发生核磁共振，用感应线圈检测技术获得物质的组织驰豫信息和氢质子密度信息（采集共振信号），用梯度磁场进行空间定位、通过图像重建，形成磁共振图像的方法和技术。

具体的讲，核磁共振是利用核磁共振现象获取分子结构、样品内部结构信息的技术。当具有自旋的原子核的磁矩处于静止外磁场中时会产生进动和能级分裂。在交变磁场作用下，自旋的原子核会吸收特定频率的无线电射频电磁波，从较低的能级跃迁到较高能级。在停止射频脉冲后，原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被物体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像，这就是做核磁共振成像过程。

MRI的特点：

l  具有较高的物质组织对比度和组织分辨力，对软组织分辨率极佳，能清晰地显示软组织、软骨结构，解剖结构和医学上的病变形态，显示清楚、逼真。

l  多方位成像，能对被检查部位进行横断面、冠状面、矢状面以及任何斜面成像。

l  多参数成像，获取T₁加权成像（T₁W1）：T₂加权成像（T₂W2）、质子密度加权成像(PDW1)，在影像上取得物质的组织之间、组织与变化之间T₁、T₂和PD的信号对比，在医学上对显示解剖结构和病变敏感。

l  能进行形态学、功能、组织化学和生物化学方面的研究。

l  以射频脉冲作为成像的能量源，不使用电离辐射，对人体安全、无创。

一、核磁共振原理

产生核磁共振信号必须满足三个基本条件：（1）能够产生共振跃迁的原子核；（2）恒定的静磁场（外磁场、主磁场）B₀；（3）产生一定频率电磁波的交变磁场，射频磁场（RF）；即：“核”：共振跃迁的原子核；“磁”：主磁场B₀和射频磁场RF；“共振”：当射频磁场的频率与原子核进动的频率一致时原子核吸收能量，发生能级间的共振跃迁。

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1、前言和实验目的

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。本实验的样品在外磁场中，外磁场使样品核能级因核自旋不同的取向而分裂，在数千高斯外磁场下核能级的裂距一般在射频波段，样品在射频电磁波作用下，粒子吸收电磁波的能量，从而产生核能级的跃迁。1932年发现中子后，才认识到核自旋是质子自旋和中子自旋之和，质子和中子都是自旋角动量为的费米子，只有质子数和中子数两者或其一为奇数时，核才有非零的核磁矩，正是这种磁性核才能产生核磁共振。

核磁共振信号可提供物质结构的丰富信息，如谱线的宽度、形状、面积、谱线在频率或磁场刻度上的准确位置、谱线的精细结构、超精细结构、弛豫时间等，加之是对样品的无损测量，广泛的应用于分子结构的确定、液相和固相的动力学研究、医用诊断、固体物理学、分析化学、分子生物学等领域，是确定物质结构、组成和性质的重要实验方法。核磁共振还是磁场测量和校准磁强计的标准方法之一，其不确定度可达%。

实验目的：

（1）掌握核磁共振的实验原理和方法

（2）用核磁共振方法校准外磁场B，测量氟核的因子以及横向驰豫时间

2、实验原理

   如原子处在磁场中会发生能级分裂一样，许多原子核处在磁场中也会发生能级的分裂，因为原子核也存在自旋现象。质子和中子都是自旋角动量等于的费米子，当质子数和中子数都为偶数时原子核的磁矩为0，当其一为奇数时原子核磁矩为半整数，当两个都为奇数时核磁矩为整数。只有具有核磁矩的原子核才有核磁共振现象。

   我们知道在微观世界里物理量都只能取分立的值，即都是量子化的。原子核的角动量也只能取分立的值,I为自旋量子数，取分立的值。对于本实验用到的和，自旋量子数I都为1/2。沿z方向的角动量为，在这里m只能取1/2或-1/2。而自旋角动量不为0的核具有核磁矩，考虑沿z轴方向则有，其中以为原子核磁矩的基本单位，。

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核磁共振

实验仪器

FD-CNMR-I型核磁共振实验仪，包括永久磁铁、射频边限振荡器、探头、样品、频率计、示波器

实验原理

FD-CNMR-I型核磁共振实验仪采用永磁铁，是定值，所以对不同的样品，通过扫频法调节射频场的频率使之达到共振频率，满足共振条件，核即从低能态跃迁至高能态，同时吸收射频场的能量，使得线圈的值降低产生共振信号。

由于示波器只能观察交变信号，所以必须使核磁共振信号交替出现，FD-CNMR-I型核磁共振实验仪采用扫场法满足这一要求。在稳恒磁场上叠加一个低频调制磁场，这个调制磁场实际是由一对亥姆霍兹线圈产生，此时样品所在区域的实际磁场为。

由于调制场的幅值很小，总磁场的方向保持不变，只是磁场的幅值按调制频率发生周期性变化，拉摩尔进动频率也相应地发生周期性变化，即

                       （1）

这时只要射频场的角频率调在变化范围之内，同时调制磁场扫过共振区域，即，则共振条件在调制场的一个周期内被满足两次，所以在示波器上观察到如图（b）所示的共振吸收信号。此时若调节射频场的频率，则吸收曲线上的吸收峰将左右移动。当这些吸收峰间距相等时，如图（a）所示，则说明在这个频率下的共振磁场为。

如果扫场速度很快，也就是通过共振点的时间比弛豫时间小得多，这时共振吸收信号的形状会发生很大的变化。在通过共振点后，会出现衰减振荡，这个衰减的振荡称为“尾波”，尾波越大，说明磁场越均匀。

实验步骤

（一）  熟悉各仪器的性能并用相关线连接

实验中，FD-CNMR-I型核磁共振仪主要应用五部分：磁铁、磁场扫描电源、边限振荡器（其上装有探头，探头内装样品）、频率计和示波器。仪器连线

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关于核磁共振的可行性论证报告 目 录

第一章 设备总论

第一节 设备基本情况

第二节设备购买单位

第三节 设备可行性论证结论

第二章 设备背景分析

第一节 国家政策背景

第二节 医疗行业总体概况

第三章 设备投资的必要性与可行性

第一节 设备投资的必要性

第二节 设备投资的可行性

第四章 医院医疗市场状况

第一节 合作市经济与社会发展情况

第二节 全州医疗市场状况

第五章 市场营销策略

第一节 市场营销

第二节 医院设备投放前的推广

第六章 风险分析与风险对策

第一节 主要风险因素

第二节 风险对策

第七章 可行性研究结论

第一章 设备总论

第一节 设备基本情况

一、设备名称

XGY OPER-0.35T 永磁型核磁共振

二、设备购买单位

甘南隆宝缘中西医结合医院

三、设备服务方式、时间

服务方式：针对患者需求，提供服务；

服务时间：正常门诊：24小时无假日服务；

四、设备所在的组织机构与人员配备：

甘南隆宝缘科室设臵分为临床、医技、行政、综合服务四个板块。

第二节 设备投资内容

此项目总投资为280万元固定资产投资、流动资金投资和装修费用。项目所需资金构成

单位：万元

项目280本建设20 房屋装修 20 医疗设备20 铺底流动资金 其他20 不可预计费用10

金额合计 370

第三节 设备可行性论证结论 280 20 20 20 20 10

本设备是有效满足合作医疗市场的需要。可行性研究表明：

第一，在业务发展方面拥有巨大的市场潜力，项目实施后，能获得充分的市场开发基础。

第二，隆宝缘中西医结合医院有经营综合医院的经验、拥有众多经验丰富的医疗专家、配备了大批先进的医疗诊断设备，整合有力的市场营销资源。这些资源能够在综合性医院的经营模式下得到共享运用、产生集约效应。

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核磁共振实验报告

姓名：牟蓉  学号：201011141054

日期：2013.4.11  指导老师：王海燕

摘要

本实验利用连续核磁共振谱仪测量了不同浓度的CuSO₄水溶液的共振信号，并估算样品的横向弛豫时间；同时利用核磁共振仪采用90-180双脉冲自旋回波法测量其横向弛豫时间。两种方法都能观察到核磁共振现象，并且随着CuSO浓度增加，其横向弛豫时间逐渐减小。

关键词

核磁共振   连续核磁共振波谱仪   脉冲波谱仪   自旋回波法   横向弛豫时间

一、引言

核磁共振技术（NMR）是由布洛赫（Felix Bloch）和玻赛尔(Edward Purcell)于1945年分别独立的发明的，大大提高了核磁矩测量的精度，从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家。NBR不仅是一种直接而准确的测量原子核磁矩的方法，而且已成为研究物质微观结构的工具，如研究有机大分子结构，精确测量磁场及固体物质的结构相变，另外还成为了检查人体病变方面的有力武器，在生物学、医学、遗传学等领域都有重要应用。

本实验以水中的氢核为主要对象，通过用了两种方法测量不同浓度的溶液的横向弛豫时间，来掌握核磁共振技术的基本原理和观测方法。

二、实验原理

1.  核磁共振的量子力学描述

当原子核置于外磁场中，由于核磁矩与外磁场的相互作用使得原子核获得附加能量,即

                                           （1）

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