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核磁共振的基本原理-飽滿與馳豫

2020-02-18 10:12:31

1H的自旋量子數是I=1/2,所以自旋磁量子數m=±1/2,即氫原子核在外磁場中應有兩種取向。1H的兩種取向代表了兩種不同的能級,在磁場中,m=1/2時,E=-μB0,能量較低,m=-1/2時,E=μB0,能量較高,兩者的能量差為ΔE=2μB0。

式①,式②闡明:處于低能級的1H核吸收E射的能量時就能躍遷到高能級。也即只有當電磁波的輻射能等于lH的能級差時,才能發作1H的核磁共振。

E射=hν射=ΔE=hν0?、谝虼?H發作核磁共振的條件是有必要使電磁波的輻射頻率等于1H的進動頻率,既符合下式。


核磁共振


ν射=ν0=γB0/2π?、塾墒舰劭芍阂功蜕?ν0,能夠采用兩種辦法。一種是應強度,逐步改動電磁波的輻射頻率ν射,進行掃描,當ν射與B0匹配時,發作核磁共振。另一種辦法是固定輻射波的輻射頻率,然后從低場到高場,逐步改動B0,當 B0與ν射匹配時,也會發作核磁共振。這種辦法稱為掃場?!銉x器都采用掃場的辦法。固定磁在外磁場的作用下,有較多1H傾向于與外磁場取順向的擺放,即處于低能態的核數目比 處于高能態的核數多,但由于兩個能級之間 能差很小,前者比后者只占弱小的優勢1H-NMR的訊號正是依靠這些弱小過剩的低能態核吸收射頻電磁波的輻射能躍遷到高檔而產生的。如高能態核無法回來到低能態,那么隨著躍遷的不斷進行,這種弱小的優勢將進一步減弱直到消失,此時處于低能態的1H核數目與處于高能態核數目逐步趨于相等,與此同步,PMR的 訊號也會逐步減弱直到消失。上述這種現象稱為飽滿。

1H核能夠通過非輻射的方法從高能態轉變為低能態,這種進程稱為弛豫(relaxation),正是 因為各種機制的弛豫,使得在正常測驗情況下不會呈現飽滿現象。弛豫的方法有兩種,處于高能態的核通過交替磁場將能量轉移給周圍的分子,即體系往環境開釋能量,本身回來低能態,這個 進程稱為自旋晶格弛豫。其速率用1/T1表示,T1稱為自旋晶格弛豫時間。自旋晶格弛豫下降了磁性核的總體能量,又稱為縱向弛豫。兩個處在一定距離內,進動頻率相同、進動取向不同的 核互相作用,交換能量,改動進動方向的進程稱為自旋-自旋弛豫。其速率用1/T2表示,T2稱為自旋-自旋弛豫時間。自旋-自旋弛豫未下降磁性核的總體能量,又稱為橫向弛豫。

希望以上關于的信息能幫助到大家,謝謝。

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