低場核磁共振儀原理

三潭印月

　　低場核磁共振儀（Low-Field Nuclear Magnetic Resonance, LF-NMR）的原理主要基于核磁共振（NMR）現(xiàn)象，即原子核在外加磁場作用下的能級(jí)分裂和能量吸收釋放。具體來說，低場核磁共振儀的工作原理可以歸納為以下幾個(gè)步驟：
　　1.磁場產(chǎn)生
　　主磁體作用：低場核磁共振儀首先通過主磁體產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定且均勻的靜態(tài)磁場（B0），這個(gè)磁場相對(duì)較弱，通常在0.1至1特斯拉之間。磁場的存在是NMR實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，因?yàn)樗鼘?dǎo)致樣品中擁有磁矩的原子核（如氫原子的質(zhì)子）的磁矩與磁場對(duì)齊，并產(chǎn)生進(jìn)動(dòng)。
　　2.射頻激勵(lì)
　　射頻脈沖發(fā)射：當(dāng)主磁體建立了靜態(tài)磁場后，射頻（RF）系統(tǒng)向樣品發(fā)送特定頻率的RF脈沖。這個(gè)頻率被精確調(diào)制以匹配樣品中原子核的Larmor頻率，即原子核磁矩在靜態(tài)磁場中進(jìn)動(dòng)的頻率。RF脈沖的作用是使原子核的磁矩從與磁場對(duì)齊的低能級(jí)狀態(tài)被激發(fā)到高能級(jí)狀態(tài)，這個(gè)過程稱為共振。
　　3.能量釋放與信號(hào)檢測
　　NMR信號(hào)產(chǎn)生：RF脈沖停止后，被激發(fā)的原子核磁矩開始回到平衡狀態(tài)，過程中向周圍環(huán)境（被稱為弛豫）釋放能量。這個(gè)能量的釋放產(chǎn)生了NMR信號(hào)，其強(qiáng)度和頻率依賴于原子核所處的化學(xué)環(huán)境。
　　信號(hào)接收與放大：射頻系統(tǒng)中的接收部分，通常是射頻線圈，負(fù)責(zé)檢測和接收樣品釋放的NMR信號(hào)。這些信號(hào)隨后被放大和轉(zhuǎn)換為可以數(shù)字化處理的形式。
　　4.信號(hào)處理與分析
　　數(shù)據(jù)處理：通過計(jì)算機(jī)處理和分析接收到的NMR信號(hào)，可以得到關(guān)于樣品分子結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)性質(zhì)和組成的信息。在低場NMR中，盡管信號(hào)的靈敏度和分辨率可能不如高場NMR系統(tǒng)，但仍可提供有用的化學(xué)和物理信息。
　　5.應(yīng)用領(lǐng)域
　　低場核磁共振儀具有非侵入性分析特征，可以廣泛應(yīng)用在能源科學(xué)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品科學(xué)、材料科學(xué)、化學(xué)、生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)等領(lǐng)域。與超高場核磁共振相比，低場核磁共振采購及使用成本低，易于維護(hù)，產(chǎn)品體積小，易于移動(dòng)，安裝場地?zé)o需特殊處理，更適合用作檢測分析儀器。

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