NMR磁場測量儀原理分析

發布日期：2022-11-24      瀏覽次數：812

NMR磁場測量儀原理分析

NMR（核磁共振）現象是由于原子核的自旋（I）引起的核磁矩（μ）的進動（ω）。當右核磁矩材料置于外部靜磁場（H）中時，μ為

ω=γ?H (γ=μ/Ih)

執行由 表示的進動。（圖 1）（其中 h 是 h/2π，h 是普朗克常數）。

在垂直于 H 的方向上施加與角頻率對應的高頻磁場 H1 會導致所謂的共振吸收。（圖2）



共振吸收光譜具有材料特定的弛豫寬度。
該裝置中使用的樣品的共振譜寬度約為 10 μT。

* 調制LINE頻率的吸收信號測量

作為觀察NMR信號的手段，通常采用用電源頻率的AC磁場調制上圖2中的靜磁場(H)的方法。

NMR 信號變成重復電源頻率的脈沖狀信號，其形狀如圖 3 所示。



將該信號施加于示波器，在X軸上加上調制電源頻率的斜波，可以觀察到共振點在畫面中央，寬度在兩端的信號屏幕的寬度是調制寬度。




請注意，吸收信號為微分形式，中心為基線過零形式。

*自動跟蹤法磁場測量

　建立如上圖4所示的吸收信號觀測狀態后，在吸收信號的過零點產生一個脈沖，并結合在吸收信號中點產生的參考脈沖進行相位檢測。調制波。增加。

通過向左或向右移動圖 4 中的信號，可以產生正電壓變化或負電壓變化，該電壓變化負反饋到振蕩頻率以產生 LO0P，從而實現自動跟蹤。由于磁場的增加和減少的方向根據探頭插入的方向而反轉，因此在面板上切換校準。

該測量方法預先假設一個未知的磁場強度，選擇包含在該值中的BAND，進行掃描操作，接近諧振點，當達到調制寬度時LOCK LO0F操作，在中心停止信號并停止同時掃。

信號的強弱與磁場分布的均勻性有關，決定了信噪比的好壞。內部設置了大約 30dB 的范圍，以自動保持信號電平恒定。



　相位檢測通過檢測上圖5中（A）和（B）的位置關系進行輸出，當信號沒有過零脈沖時輸出為0。