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lammor

王朝百科·作者佚名  2012-04-15
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原理简介:

Lammor频率

存在自旋的原子核才能发生核磁共振现象。

详细内容:

拉莫频率出现在磁共振现象学中,指的是特定自旋在一定主磁场强度B0下会具有的共振频率。数学关系可以简单写为:

其中f0为拉莫频率,以赫兹表示;B0为主磁场强度,以特斯拉表示;γ为旋磁比,为两者间的比例常数,一种特定自旋具有固定值。

存在自旋的原子核才能发生核磁共振现象。当自旋核处于外加静磁场B0的中时,除自旋外,还会绕B0运动,这种运动情况与陀螺的运动情况十分相似,称为进动或拉莫(Larmor)进动。自旋核进动的角速度ω0与外加静磁场强度B0成正比,比例常数即为磁旋比γ。

ω0=γB0

f0=ω0/2π

式中γ与原子核相关,称为旋磁比。f0是进动频率,又称拉莫频率(Larmor frequency),也就是常说共振频率。

不同原子核的旋磁比不同,所以在相同外加静磁场中的拉莫频率不同。对于氢核,γ==4257.7/高斯秒。

对于RecCore2500型仪器,静磁场B0大约是1170高斯,拉莫(共振)频率

f0=4257.7x1170≈5MHz

理论发展:

但是由于分子中的电子多数是成对存在,根据包立不相容原理,每对电子必为一个自旋向上,一个自旋向下,而磁性互相抵消。因此必须有不成对电子的存在,才能表现磁共振,例如过渡元素重金属或者自由基的存在。

因为电子有1/2的自旋,所以在外加磁场下能级二分。当外加具有与此能量差相等的频率电磁波时,便会引起能级间的跃迁。此现象称为电子自旋共振。缩写为ESR。对相伴而产生的电磁波吸收称ESR吸收。产生ESR的条件为νo(MHz)=1.4·g·Ho(高斯)。式中νo为电磁波的频率,Ho为外部磁场强度,g为g因子(g factor)或g值。一个分子中有多数电子,一般说每二个其自旋反相,因此互相抵消,净自旋常为0。但自由基有奇数的电子,存在着不成对的电子(其无与之相消的电子自旋)。也有的分子虽然具有偶数的电子,但二个电子自旋同向,净自旋为一(例如氧分子)。原子和离子也有具有净自旋的,Cu2+、Fe3+、和Mn2+等常磁性离子即是。这些原子和分子为ESR研究的对象。由于电子自旋与原子核的自旋相互作用,ESR可具有几条线的结构,将此称为超微结构(hyperfine stru-cture)。g因子及超微结构都有助于了解原子和分子的电子详细状态。也可鉴定自由基。另外,从ESR吸收的强度可进行自由基等的定量。因为电子自旋的缓和依赖于原子及分子的旋转运动,所以通过对ESR的线宽测定,可以了解原子及分子的动的状态。

虽然原理类似于核磁共振,但由于电子质量远轻于原子核,而有强度大许多的磁矩。以氢核(质子)为例,电子磁矩强度是质子的659.59倍。因此对于电子,磁共振所在的拉莫频率通常需要透过减弱主磁场强度来使之降低。但即使如此,拉莫频率通常所在波段仍比核磁共振拉莫频率所在的射频范围还要高——微波,因而有穿透力以及对带有水分子的样品有加热可能的潜在问题,在进行人体造影时则需要改变策略。举例而言,0.3 特斯拉的主磁场下,电子共振频率发上在8.41 吉赫,而对于常用的核磁共振核种——质子而言,在这样强度的磁场下,其共振频率为12.77 兆赫。

 
 
 
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