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磁共振的实验方法

2022.4.06

通常,当外加恒定磁场Be在0.1~1.0T(材料的内磁场BBe)时,各种与电子有关的磁共振频率都在微波频段,而核磁共振频率则在射频频段。这是因为原子核质量与电子质量之比至少1836倍的缘故。虽然观测这两类磁共振分别应用微波技术和无线电射频技术,但其实验装置的组成与测量原理却是类似的。磁共振实验装置由微波(或射频)源、共振系统、磁场系统和检测系统组成,如图3。微波(或射频)源产生一定角频率ω(或频率扫描)的电磁振荡,送到装有样品的共振系统(共振腔或共振线圈),共振系统中的高频磁场bω[回旋共振时为电场E(ω)]与磁场系统产生的恒定磁场B 垂直,当保持源的频率不变而改变恒定磁场强度(磁场扫描),或保持恒定磁场强度不变而改变源的频率(频率扫描),达到共振条件ω=γH 时,检测系统便可测得样品对高频电磁能量的吸收Pa与磁场B(或频率ω)的关系,即共振吸收曲线,如图4a。在共振信号微弱(例如核磁共振或顺磁共振)的情况下,可以采用调制技术,测量共振吸收微分曲线,以提高检测灵敏度。磁共振的重要参数是发生最大共振吸收的共振磁场Bo、共振线宽(相应于最大共振吸收一半的磁场间隔)ΔB、共振吸收强度(最大吸收P或共振曲线面积)和共振曲线形状(包括对称性和精细结构等)。当共振曲线为洛伦兹线型时,共振微分曲线的极值间隔ΔBpp与共振线宽ΔB具有简单的关系:。在采用频率扫描代替磁场扫描时,相应的共振曲线和参数中的磁场B都换为角频率ω,如共振频率ωo,共振线宽Δω等。在特殊情况下,还可以采用脉冲源、傅里叶变换、多次累积等技术来提高灵敏度或分辨率等。

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