核磁共振是指一個(gè)射頻場(chǎng)引起有磁矩的原子核與外磁場(chǎng)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(chǎng)作用下，對(duì)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(duì)的強(qiáng)度、化學(xué)位移和弛豫時(shí)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(chǎng)作用自旋能級(jí)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?yàn)榫哂泻俗孕Ｔ雍俗孕a(chǎn)生磁矩，當(dāng)核磁矩處于靜止外磁場(chǎng)中時(shí)產(chǎn)生進(jìn)動(dòng)核和能級(jí)分裂。在交變磁場(chǎng)作用下，自旋核會(huì)吸收特定頻率的電磁波，從較低的能級(jí)躍遷到較高能級(jí)。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(chǎng)差不多每五年提高一點(diǎn)五倍，這是被NMR在有機(jī)結(jié)構(gòu)分析和醫(yī)療診斷上特有功能所促進(jìn)的?，F(xiàn)在有機(jī)化學(xué)研究中NMR已經(jīng)成為分析常規(guī)測(cè)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公司第一臺(tái)NMR譜儀（30MHz）

1964年：美國Varian公司第一臺(tái)超導(dǎo)NMR譜儀（200MHz）

1971年：日本JEOL公司第一臺(tái)超導(dǎo)傅里葉變換NMR譜儀（計(jì)算機(jī)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 ——是原子核的最基本屬性。

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

表1 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(duì)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之一，核的磁旋比越大，核的磁性越強(qiáng)。

2）磁性核在外磁場(chǎng)（B0）中的行為 a.原子核的進(jìn)動(dòng)

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

b.原子核的取向和能級(jí)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(jí)間的能量差時(shí)，核就能吸收電磁波的能量從較低能級(jí)躍遷到較高能級(jí)。

4）馳豫（relaxation） 事實(shí)上在核磁共振中，高能級(jí)的核實(shí)通過“弛豫”過程回到低能級(jí)的。也就是說，原子核在磁場(chǎng)中進(jìn)動(dòng)，產(chǎn)生能級(jí)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。

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