低场核磁共振仪原理

三潭印月

　　低场核磁共振仪（Low-Field Nuclear Magnetic Resonance, LF-NMR）的原理主要基于核磁共振（NMR）现象，即原子核在外加磁场作用下的能级分裂和能量吸收释放。具体来说，低场核磁共振仪的工作原理可以归纳为以下几个步骤：
　　1.磁场产生
　　主磁体作用：低场核磁共振仪首先通过主磁体产生一个稳定且均匀的静态磁场（B0），这个磁场相对较弱，通常在0.1至1特斯拉之间。磁场的存在是NMR实验的基础，因为它导致样品中拥有磁矩的原子核（如氢原子的质子）的磁矩与磁场对齐，并产生进动。
　　2.射频激励
　　射频脉冲发射：当主磁体建立了静态磁场后，射频（RF）系统向样品发送特定频率的RF脉冲。这个频率被精确调制以匹配样品中原子核的Larmor频率，即原子核磁矩在静态磁场中进动的频率。RF脉冲的作用是使原子核的磁矩从与磁场对齐的低能级状态被激发到高能级状态，这个过程称为共振。
　　3.能量释放与信号检测
　　NMR信号产生：RF脉冲停止后，被激发的原子核磁矩开始回到平衡状态，过程中向周围环境（被称为弛豫）释放能量。这个能量的释放产生了NMR信号，其强度和频率依赖于原子核所处的化学环境。
　　信号接收与放大：射频系统中的接收部分，通常是射频线圈，负责检测和接收样品释放的NMR信号。这些信号随后被放大和转换为可以数字化处理的形式。
　　4.信号处理与分析
　　数据处理：通过计算机处理和分析接收到的NMR信号，可以得到关于样品分子结构、动态性质和组成的信息。在低场NMR中，尽管信号的灵敏度和分辨率可能不如高场NMR系统，但仍可提供有用的化学和物理信息。
　　5.应用领域
　　低场核磁共振仪具有非侵入性分析特征，可以广泛应用在能源科学、工业、农业、食品科学、材料科学、化学、生命科学、医学、药学等领域。与超高场核磁共振相比，低场核磁共振采购及使用成本低，易于维护，产品体积小，易于移动，安装场地无需特殊处理，更适合用作检测分析仪器。

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