題:
如何獲得NMR光譜?
tbt
2019-01-11 22:11:53 UTC
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我正在閱讀有關NMR的信息,據我了解,它應該提供有關磁場中核自旋譜中躍遷能的信息。

我不了解的是在實驗過程中如何訪問此信息。

NMR測量通常描述為:磁場 $ H_0 $ span>使樣品沿特定方向極化;然後短時間的輔助磁場脈衝會改變磁化方向,然後開始圍繞 $ H_0 $ span>進動。不斷變化的磁化強度會在NMR機器的線圈中感應出電流,該電流被測量並給出進動頻率。磁化強度逐漸與 $ H_0 $ span>對齊,從而導致電流強度減小。強度的降低給出了核弛豫率。

第一個問題是:上面對測量的描述正確嗎?

第二個問題是:我們如何從進動頻率中提取有關能量水平 $ E_m $ span>或它們之間的信息?如果不是從進動中獲得的,那麼如何獲得能譜?

一 回答:
orthocresol
2019-01-12 00:08:37 UTC
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描述已簡化,但實際上相當準確。您可以在一本核磁共振專業書籍中找到所有詳細信息(其他一般教科書通常不會涉及太多詳細信息)。

機械地量子化,您可以顯示進動頻率( Larmor頻率)表示為 $ \ omega_0 $ span>,與自旋1/2的上下自旋狀態之間的能量差有關核。能級為

$$ \ begin {align} E_ \ alpha & = + \ frac {1} {2} \ hbar \ omega_0 \\ E_ \ beta & =-\ frac {1} {2} \ hbar \ omega_0 \\\ end {align} $$ span>

,因此過渡頻率為 $ | E_ \ beta-E_ \ alpha | / \ hbar = \ omega_0 $ span>,因此,如果我們能夠確定在 $ \ omega_0 $ span>,它告訴我們相應信號在頻譜中的強度。

您獲得的初始數據為自由感應衰減 a的形式>(FID),它繪製檢測到的磁化強度與時間的關係。從傅里葉變換完成從原始時域數據中提取頻率的過程。

隨意詢問您是否希望對此進行詳細說明。我故意不做詳細介紹,部分是因為這是一本教科書的角色,另一部分是因為它可能很快變得非常複雜。

(與之相關的符號約定也很複雜 $ \ omega_0 $ span>的定義,不同的書對此也有不同的定義。有時,定義甚至取決於旋磁比的符號 $ \ gamma $ span>。我建議不要過分擔心正負號。)

非常感謝您的回答!接受之前,請您確認以下內容。我先前遇到的一個問題是如何從宏觀磁化強度中提取頻率$ M = \ sum_i Tr {\ left [I_i \ hat \ rho \ right]} $,但是您提到的FID及其傅立葉變換使我意識到在該平均值的時間演化過程中,應該從能量本徵態中獲得$ exp(-\ frac {it E_m} {\ hbar})$的因子,正是從這些因子中,我們可以得出FID(以及傅里葉tr。,頻譜)。這是怎麼運作的?
@tbt,光譜儀測量$ x $和$ y $的磁化強度(如等式中,$ M_x = \ operatorname {Tr}(I_x \ rho)$和$ M_y = \ operatorname {Tr}(I_y \ rho)$ )。然後,我們將這兩個量融合為一個複雜的磁化強度M = M_x + \ mathrm i M_y $,該磁化強度會隨時間\\ sim \ exp(i \ omega t)$或$ \ exp(iEt / \ hbar)$演化。 (在NMR中,通常一切都以頻率表示,因此我們更喜歡前一種;))。所以你絕對正確!
再次感謝您,鄰甲酚。我公式中的$ i $表示樣品中$ N $原子的總和,而不是空間方向(我未作任何隱含說明),但是無論如何都要感謝您的澄清。我已經接受了你的回答:)


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