核磁共振儀的工作原理是什麼?工作過程是怎樣的

2021-03-03 21:31:17 字數 4392 閱讀 2383

1樓:匿名使用者

核磁共振主要是由原子核的自旋運動引起的。不同的原子核,自旋運動的情況不同,它們可以用核的自旋量子數i來表示。自旋量子數與原子的質量數和原子序數之間存在一定的關係,大致分為三種情況、核磁共振用nmr(nuclear mag***ic resonance)為代號。

  i為零的原子核可以看作是一種非自旋的球體,i為1/2的原子核可以看作是一種電荷分佈均勻的自旋球體,1h,13c,15n,19f,31p的i均為1/2,它們的原子核皆為電荷分佈均勻的自旋球體。i大於1/2的原子核可以看作是一種電荷分佈不均勻的自旋橢圓體。 編輯本段核磁共振現象   原子核是帶正電荷的粒子,不能自旋的核沒有磁矩,能自旋的核有迴圈的電流,會產生磁場,形成磁矩(μ)。

  公式中,p是角動量,γ是磁旋比,它是自旋核的磁矩和角動量之間的比值,   當自旋核處於磁場強度為h0的外磁場中時,除自旋外,還會繞h0運動,這種運動情況與陀螺的運動情況十分相象,稱為進動,見圖8-1。自旋核進動的角速度ω0與外磁場強度h0成正比,比例常數即為磁旋比γ。式中v0是進動頻率。

  微觀磁矩在外磁場中的取向是量子化的,自旋量子數為i的原子核在外磁場作用下只可能有2i+1個取向,每一個取向都可以用一個自旋磁量子數m來表示,m與i之間的關係是:   m=i,i-1,i-2…-i   原子核的每一種取向都代表了核在該磁場中的一種能量狀態,其能量可以從下式求出:   正向排列的核能量較低,逆向排列的核能量較高。

它們之間的能量差為△e。一個核要從低能態躍遷到高能態,必須吸收△e的能量。讓處於外磁場中的自旋核接受一定頻率的電磁波輻射,當輻射的能量恰好等於自旋核兩種不同取向的能量差時,處於低能態的自旋核吸收電磁輻射能躍遷到高能態。

這種現象稱為核磁共振,簡稱nmr。   目前研究得最多的是1h的核磁共振,13c的核磁共振近年也有較大的發展。1h的核磁共振稱為質磁共振(proton mag***ic resonance),簡稱pmr,也表示為1h-nmr。

13c核磁共振(carbon-13 nuclear mag***ic resonance)簡稱cmr,也表示為13c-nmr。 編輯本段1h的核磁共振   1h的自旋量子數是i=1/2,所以自旋磁量子數m=±1/2,即氫原子核在外磁場中應有兩種取向。見圖8-2。

1h的兩種取向代表了兩種不同的能級,   因此1h發生核磁共振的條件是必須使電磁波的輻射頻率等於1h的進動頻率,即符合下式。   核吸收的輻射能大?   式(8-6)說明,要使v射=v0,可以採用兩種方法。

一種是固定磁場強度h0,逐漸改變電磁波的輻射頻率v射,進行掃描,當v射與h0匹配時,發生核磁共振。另一種方法是固定輻射波的輻射頻率v射,然後從低場到高場,逐漸改變磁場強度h0,當h0與v射匹配時,也會發生核磁共振。這種方法稱為掃場。

一般儀器都採用掃場的方法。   在外磁場的作用下,1h傾向於與外磁場取順向的排列,所以處於低能態的核數目比處於高能態的核數目多,但由於兩個能級之間能差很小,前者比後者只佔微弱的優勢。1h-nmr的訊號正是依靠這些微弱過剩的低能態核吸收射頻電磁波的輻射能躍遷到高能級而產生的。

如高能態核無法返回到低能態,那末隨著躍遷的不斷進行,這種微弱的優勢將進一步減弱直至消失,此時處於低能態的1h核數目與處於高能態1h核數目相等,與此同步,pmr的訊號也會逐漸減弱直至最後消失。上述這種現象稱為飽和。   1h核可以通過非輻射的方式從高能態轉變為低能態,這種過程稱為弛豫,因此,在正常測試情況下不會出現飽和現象。

弛豫的方式有兩種,處於高能態的核通過交替磁場將能量轉移給周圍的分子,即體系往環境釋放能量,本身返回低能態,這個過程稱為自旋晶格弛豫。其速率用1/t1表示,t1稱為自旋晶格弛豫時間。自旋晶格弛豫降低了磁性核的總體能量,又稱為縱向弛豫。

兩個處在一定距離內,進動頻率相同、進動取向不同的核互相作用,交換能量,改變進動方向的過程稱為自旋-自旋弛豫。其速率用1/t2表示,t2稱為自旋-自旋弛豫時間。自旋-自旋弛豫未降低磁性核的總體能量,又稱為橫向弛豫。

編輯本段13c的核磁共振   天然豐富的12c的i為零,沒有核磁共振訊號。13c的i為1/2,有核磁共振訊號。通常說的碳譜就是13c核磁共振譜。

由於13c與1h的自旋量子數相同,所以13c的核磁共振原理與1h相同。   將數目相等的碳原子和氫原子放在外磁場強度、溫度都相同的同一核磁共振儀中測定,碳的核磁共振訊號只有氫的1/6000,這說明不同原子核在同一磁場中被檢出的靈敏度差別很大。13c的天然丰度只有12c的1.

108%。由於被檢靈敏度小,丰度又低,因此檢測13c比檢測1h在技術上有更多的困難。表8-2是幾個自旋量子數為1/2的原子核的天然丰度。

編輯本段核磁共振儀   目前使用的核磁共振儀有連續波(**)及脈衝傅立葉(pft)變換兩種形式。連續波核磁共振儀主要由磁鐵、射頻發射器、檢測器和放大器、記錄儀等組成(見圖8-5)。磁鐵用來產生磁場,主要有三種:

永久磁鐵,磁場強度14000g,頻率60mhz;電磁鐵,磁場強度23500g,頻率100mhz;超導磁鐵,頻率可達200mhz以上,最高可達500~600mhz。頻率大的儀器,解析度好、靈敏度高、圖譜簡單易於分析。磁鐵上備有掃描線圈,用它來保證磁鐵產生的磁場均勻,並能在一個較窄的範圍內連續精確變化。

射頻發射器用來產生固定頻率的電磁輻射波。檢測器和放大器用來檢測和放大共振訊號。記錄儀將共振訊號繪製成共振圖譜。

  70年代中期出現了脈衝傅立葉核磁共振儀,它的出現使13c核磁共振的研究得以迅速開展。 編輯本段氫 譜   氫的核磁共振譜提供了三類極其有用的資訊:化學位移、偶合常數、積分曲線。

應用這些資訊,可以推測質子在碳胳上的位置。關於具體過程,就不太清楚了,謝謝

磁共振的工作原理是?

2樓:壇趟諍銜

磁共振功能成像(functional mag***ic resonance imaging, fmri檢測病人/被試接受刺激(視覺、聽覺、觸覺等)後的腦部皮層訊號變化,用於皮層中樞功能區的定位及其他腦功能的深入研究。

磁共振腦功能成像(fmri)是通過刺激特定感官,引起大腦皮層相應部位的神經活動(功能區啟用),並通過磁共振影象來顯示的一種研究方法。

通過外在有規律的、任務與靜止狀態的互動刺激,得到啟用條件與控制條件下同一區域的訊號,經過傅立葉轉換後獲得一系列隨時間推移的動態原始影象。影象後處理時,通過設定閾值使兩種狀態下的原始影象進行匹配減影,減影影象經過畫素平均化處理後,使用統計方法重建可信的功能激發影象。目前常用的統計方法主要是相關分析、t 檢驗。

通過這些後處理我們不但可以提高實驗結果的可信度,並可有效地消除部分影象偽影。

3樓:榢ex繯盇

固體在恆定磁場和高頻交變電磁

場的共同作用下,在某一頻率附近產生對高頻電磁場的共振吸收現象。在恆定外磁場作用下固體發生磁化,固體中的元磁矩均要繞外磁場進動。由於存在阻尼,這種進動很快衰減掉。

但若在垂直於外磁場的方向上加一高頻電磁場,當其頻率與進動頻率一致時,就會從交變電磁場中吸收能量以維持其進動,固體對入射的高頻電磁場能量在上述頻率處產生一個共振吸收峰。若產生磁共振的磁矩是順磁體中的原子(或離子)磁矩,則稱為順磁共振;若磁矩是原子核的自旋磁矩,則稱為核磁共振。若磁矩為鐵磁體中的電子自旋磁矩,則稱為鐵磁共振。

核磁矩比電子磁矩約小3個數量級,故核磁共振的頻率和靈敏度比順磁共振低得多;同理,弱磁物質的磁共振靈敏度又比強磁物質低。從量子力學觀點看,在外磁場作用下電子和原子核的磁矩是空間量子化的,相應地具有離散能級。當外加高頻電磁場的能量子hv等於能級間距時,電子或原子核就從高頻電磁場吸收能量,使之從低能級躍遷到高能級,從而在共振頻率處形成吸收峰。

利用順磁共振可研究分子結構及晶體中缺陷的電子結構等。核磁共振譜不僅與物質的化學元素有關,而且還受原子周圍的化學環境的影響,故核磁共振已成為研究固體結構、化學鍵和相變過程的重要手段。核磁共振成像技術與超聲和x射線成像技術一樣已普遍應用於醫療檢查。

鐵磁共振是研究鐵磁體中的動態過程和測量磁性參量的重要方法。

核磁共振的原理是什麼?

4樓:一首歌一個人

原子核的自旋。

核磁共振主要是由原子核的自旋運動引起的。不同的原子核,自旋運動的情況不同,可以用核的自旋量子數i來表示。自旋量子數與原子的質量數和原子序數之間存在一定的關係。

原子核是帶正電荷的粒子,不能自旋的核沒有磁矩,能自旋的核有迴圈的電流,會產生磁場,形成磁矩(μ)。當自旋核(spin nuclear)處於磁感應強度為b0的外磁場中時,除自旋外,還會繞b0運動,這種運動情況與陀螺的運動情況十分相像,稱為拉莫爾進動(larmor process)。

自旋核進動的角速度ω0與外磁場感應強度b0成正比,比例常數即為磁旋比(mag***ogyric ratio)γ。式中ν0是進動頻率。

核磁共振的原理是什麼呢?

5樓:熱情的淘之夭夭

核磁共振檢查是利用施加無線電磁波訊號,根據人體對無線電波訊號產生不同反應,再接受此訊號,通過複雜的計算機運算,最後出現可以用於臨床診斷的一種檢查方法,對人體不會造成影響。在檢查時,核磁共振儀器發出電磁波,引起人體組織中原子、質子產生共振,引起共振後撤出電磁波,人體組織也將射出此類電磁波,而後接受電磁波成像,即為核磁共振基本原理。

核磁共振是什麼原理怎麼收費,醫學上的核磁共振的原理是什麼

核磁共振 nuclear mag ic resonance即nmr 是處於靜磁場中的原子核在另一交變電磁場作用下發生的物理現象。通常人們所說的核磁共振指的是利用核磁共振現象獲取分子結構 人體內部結構資訊的技術。核磁共振波譜儀並不是所有原子核都能產生這種現象,原子核能產生核磁共振現象是因為具有核自旋。...

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彌散運動即布朗運動。彌散運動即布朗運動,是指分子在溫度驅使下無規律隨機的 相互碰撞 相互超越的運動過程。常規mri序列中水分子彌散運動隊訊號的影響非常小。dwi是在常規序列的基礎上,在xyz軸三個互相垂直的方向上市價彌散敏感梯度,從而獲得反映體內水分子彌散運動狀況的mr影象。在dwi中通常以表觀彌散...