核磁共振是磁矩不為零的原子核,在外磁場作用下自旋能級發生塞曼分裂,共振吸收某一定頻率的射頻輻射的物理過程。核磁共振波譜學是光譜學的一個分支,其共振頻率在射頻波段,相應的躍遷是核自旋在核塞曼能級上的躍遷。核磁共振應用:核磁共振成像(MRI)檢查已經成為一種常見的影像檢查方式,核磁共振成像作為一種新型的影像檢查技術,不會對人體健康有影響,但六類人群不適宜進行核磁共振檢查:即使安裝心臟起搏器的人、有或疑有眼球內金屬異物的人、動脈瘤銀夾結扎術的人、體內金屬異物存留或金屬假體的人、有生命危險的危重病人、幽閉恐懼癥患者等。不能把監護儀器、搶救器材等帶進核磁共振檢查室。另外,懷孕不到3個月的孕婦,最好也不要做核磁共振檢查。
如今使用的核磁共振儀有連續波(continal wave,CW)及脈沖傅里葉(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、放大器及記錄儀等組成。磁鐵用來產生磁 場,主要有三種:永久磁鐵,電磁鐵[磁感應強度可高達24000 Gs(2.4 T)],超導磁鐵[磁感應強度可高達190000 Gs(19 T)]。
核磁共振波譜儀的分辨率多用頻率表示(也稱“兆數”)其定義是在儀器磁場下激發氫原子所需的電磁波頻率。如一臺磁場強度為9.4T的超導核磁中,氫原子的激發頻率為400MHz,則該儀器為“400兆”的儀器。頻率高的儀器,分辨率好,靈敏度高,圖譜簡單易于分析。磁鐵上 備有掃描線圈,用它來保證磁鐵產生的磁場均勻,并能在一個較窄的范圍內連續精確變化。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信號。記錄儀將 共振信號繪制成共振圖譜。
CW-NMR價格低廉,溫度,易操作,但是靈敏度差。因此需要樣品量大,且只能測定如1H/19F/31P之類天然豐度很高的核,對諸如13C之類低豐度的核則無法測定。
20世紀70年代中期出現了脈沖傅里葉核磁共振儀,它的出現使13C核磁共振的研究得以迅速開展。
脈沖變換傅里葉核磁共振波譜儀(pulse Fourier transform-NMR)與連續波儀器不同,它增設了脈沖程序控制器和數據采集處理系統,利用一個強而短(1~50μs)的脈沖將所有待測核同時激發,在脈沖終止時及時打開接收系統,采集自由感應衰減信號(FID),待被激發的核通過弛豫過程返回平衡態時再進行下一個脈沖的激發。得到的FID信號是時域函數,是若干頻率的信號的疊加,在計算機中經過傅里葉變換轉變為頻域函數才能被人們識別。PFT-NMR在測試時常進行多次采樣,而后將所得的總FID信號進行傅里葉變換,以提高靈敏度和信噪比(進行n次累加,信噪比提高n^0.5倍)。
PFT-NMR靈敏度很高,可以用于低豐度核,測試時間短(掃一次一到幾秒),還可以測定核的弛豫時間,使得利用核磁共振測定反應動態成為現實。