核磁共振

核磁共振的物理名稱請問

大師請問:核磁共振的物理名稱請問磁矩、自旋 轉角動量、晶格弛緩
核磁共振是利用具有自旋角動量的原子核在磁場下能階分裂的一基本現象所發展出來的。

一般磁矩與其自旋角動量(a)有關m=g1a=g1Ih(g1: 磁轉比(magnetogyric ratio))

氫核的自轉量子數(I)為1/2

磁矩m=gHIh(此時gH=2.6753xl04 radians sec-1 guass-1)在古典觀念上如同一個帶電球體自旋

因此具有磁矩而與外加磁場作用

其所允許之量子態為2I 1等於2個

即是m(磁量)等於 m1/2gHh (可想像成順磁場和逆磁場約兩個能態)。

在無外加磁場下

這二個量子態能量相等(degeneracy)

因此也就無法得核磁共振

但若加入一個外加磁場和磁量作用

此二個量子態便能分裂

它們之間形成了一個能量差

依照波茲曼分配率

此種磁核在高能階狀態的分佈較少

在低能階狀態的分佈多

我們舉一個例子來說明此一分佈

如果在室溫(25oC) 下有一試料含一莫耳之氫核放置在23500高斯(約地磁之3萬倍)之磁場中(Ho=23

500G)。

圖一

上下兩條線分表代表高低能階

核狀態和外在磁場方向平行時以h表示之

反向時以i表示之。

在平衡狀態下

按照波茲曼分配(ae-E/kT)(圖一)可以算出在低能階約有3

000

000x1017 個

高能階上有2

999

976x1017 個

二者相差只有百萬分之八而已。

若在垂直於磁場方向加入無線電磁波於此系統

其頻率(n)剛好對應於這二個能階之差(hn)

它就誘發了這二個能階上分佈的轉移

此時高能階上的分佈

若激發所用的電磁波強度夠大時

高能階之分佈開始大於波茲曼分佈律所得的結果

若高低能階分佈相等

則達到飽和現象。

若激發源繼續施加時

高能階會比低能階有較多的分佈

此種現象稱之為此系統具