nuclear magnetic resonance(NMR)核磁共振
在外磁场中带有非零磁矩的核对一适当、精确频率的电磁辐射的吸收称核磁共振。假使该核有非零自旋(spin),就发生这一现象,这种情况下, 核有着小磁铁的作用。在外磁场中,核的磁矩向量沿磁场方向旋进,但依据量子规则磁矩方向只有若干可能性。例如,在有磁场的情况下,氢(1/2 的自旋)有两种可能状态,两种状态能量稍有不同。在一光子能等于这两种能级的差量时,核磁共振是吸收辐射,使从较低能态跃迁至较高能态。为了实用的目的,而把能级差弄小,辐射频率是在电磁频谱的射频范围。能级差取决于磁场场强。
核磁共振可用来精密测定核动量,也用在灵敏型磁强计中测量磁场。在医学中,已在研制核磁共振层析 X 射线摄影术(tomography),可由磁共振技术产生细胞组织的图像。
核磁共振的主要应用是作为化学分析和结构确定的一项技术,称为NMR 波谱学。这项技术的依据是:分子中的电子在一定程度上保护核不受磁场的影响,使不同的原子吸收的频率微有不同(或者频率固定,磁场微有不同)。这种效果称化学移动。在 NMR 频谱分析仪中,样品受强磁场作用(磁场可在小范围内调整),用一固定频率的辐射波照射样品,并用一检测器监视样品上的磁场,当磁场变化时,发生一定量值的与跃迁相称的吸收。使磁场中产生振荡,使检测器中感应一信号。最常研究的核是 1H,例如,对应三种不同的氢原子环境,乙醇(CH3CH2OH)的 NMR 波谱有三个峰值,其比为 3∶2∶1,该峰值还有由分子中自旋间的相互作用产生的细密结构。其他核也能用于 NMR 波谱学(如 13C、14N、19F),不过这些核比氢核的磁矩低, 天然含量也比氢少。
参见 electronspinresonance。