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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,核磁共振,核磁共振,1,核原子核,磁磁場,核磁共振（NMR）原子核在磁場中的響應(yīng),為什么原子核在磁場中會發(fā)生響應(yīng)呢？,（核有磁性）,一 核磁共振現(xiàn)象,核原子核一 核磁共振現(xiàn)象,2,（一）核有磁性,核由質(zhì)子和中子組成；,質(zhì)子帶正電，中子不帶電；,所以，原子核帶正電的。,另外，有些核具有內(nèi)秉角動量（自旋）。,奇數(shù)核子,奇數(shù)原子序數(shù)，偶數(shù)核子,因而核有磁性。,（一）核有磁性 核由質(zhì)子和中子組成；,3,磁矩,描述磁場強(qiáng)度與方向的矢量,自旋角動量；,旋磁比，每個核都有一特定的值。有正有負(fù)，核磁矩的方向與其有關(guān)。,磁矩

2、,4,（二）沒有外磁場作用,單個磁矩隨機(jī)取向,；,系統(tǒng)宏觀上沒有磁性,。,（二）沒有外磁場作用單個磁矩隨機(jī)取向；,5,（三）靜磁場作用單個自旋,要受力矩作用，表現(xiàn)：,（1）原子核吸收能量，磁矩取向變化（極化）；,（三）靜磁場作用單個自旋,6,（2）,磁矩繞靜磁場0 靜動,(,與陀螺在重力場中發(fā)生進(jìn)動類似)。,進(jìn)動頻率,（Larmor頻率),（2）磁矩繞靜磁場0 靜動(與陀螺在重力場中發(fā)生進(jìn)動類似,7,（四）靜磁場作用整個自旋系統(tǒng),整個自旋系統(tǒng)被磁化,產(chǎn)生宏觀磁化量M0,（M0的變化過程是核磁測井觀測對象）,（四）靜磁場作用整個自旋系統(tǒng) 整個自旋系統(tǒng)被磁化,8,（五）垂直方向上施加交變磁場,在垂

3、直,0,方向上加交變磁場，頻率=,0,=B,0,發(fā)生,核磁共振吸收現(xiàn)象,。,也就是 M被扳倒。,脈沖，M扳倒90度,脈沖，M扳倒180度,（五）垂直方向上施加交變磁場在垂直0方向上加交變磁場，頻率,9,（六）交變磁場作用后弛豫,磁化矢量朝0方向恢復(fù)，使核自旋系統(tǒng)從非平衡分布恢復(fù)到平衡分布。,縱向弛豫T1,橫向弛豫T2,（六）交變磁場作用后弛豫磁化矢量朝0方向恢復(fù)，使核自旋系,10,1 縱向弛豫/T1,非平衡態(tài)磁化矢量的縱向分量恢復(fù)到初始磁化矢量M0的過程,弛豫速率1/T1,弛豫時間T1,磁能級粒子數(shù)發(fā)生變化，自旋體系能量也要發(fā)生變化，自旋與晶格交換能量，又稱自旋-晶格弛豫。,Mz是以1/T1的

4、速率按指數(shù)恢復(fù)到Z方向的初值。,1 縱向弛豫/T1非平衡態(tài)磁化矢量的縱向分量恢復(fù)到初始磁化矢,11,核磁共振基本原理-課件,12,2 橫向弛豫/T2,非平衡態(tài)磁化矢量的水平分量Mxy衰減至零的過程,弛豫速率1/T2,弛豫時間T2,磁化矢量進(jìn)動相位從有序分布趨向無規(guī)則分布，自旋體系內(nèi)部相互作用，自旋與晶格不交換能量，又稱自旋-自旋弛豫。,橫向弛豫按指數(shù)衰減,2 橫向弛豫/T2非平衡態(tài)磁化矢量的水平分量Mxy衰減至零,13,核磁共振基本原理-課件,14,（一）核磁共振信號測量,（二）核磁共振測井儀,（三）核磁共振測井過程與特點(diǎn),二 核磁共振測井,（一）核磁共振信號測量二 核磁共振測井,15,1.自

5、由感應(yīng)衰減法,2.自旋回波法,3.反轉(zhuǎn)恢復(fù)法（測T1）,（一）核磁共振信號測量,1.自由感應(yīng)衰減法（一）核磁共振信號測量,16,自由感應(yīng)衰減的核心是利用某種方法使與靜磁場B0平行的核磁化強(qiáng)度M0扳轉(zhuǎn)90度以激發(fā)自由進(jìn)動信號。,（1）射頻脈沖法,（2）預(yù)極化法,1.自由感應(yīng)衰減法,自由感應(yīng)衰減的核心是利用某種方法使與靜磁場B0平行的,17,（1）射頻脈沖法,用一個90度射頻脈沖使原來沿靜磁場方向的磁化矢量扳轉(zhuǎn)90度，然后進(jìn)行觀測，得到的信號即是自由感應(yīng)衰減信號（或FID信號）,（早期的斯侖貝謝核磁測井儀器采用此種方法）,（1）射頻脈沖法 用一個90度射頻脈沖使原來沿靜磁場方向,18,（2）預(yù)極化

6、法,在穩(wěn)定磁場B0的垂直方向上加一較強(qiáng)的預(yù)極化磁場Bp，由于極化磁場很強(qiáng)，最初沿穩(wěn)定磁場建立起來的平衡態(tài)磁化強(qiáng)度M0會發(fā)生偏轉(zhuǎn)而沿總場的方向取向。,(Mp),如果極化時間足夠長，BpB0，所以Mp近似與M0方向垂直。這時突然撤去Bp，因時間很短，Mp繞B0進(jìn)動（w0),由于馳豫，在進(jìn)動的同時，縱向分量恢復(fù)到平衡態(tài)的M0，而橫向分量將按有效橫向馳豫時間T2*確定的速率衰減。,（2）預(yù)極化法 在穩(wěn)定磁場B0的垂直方向上加一較強(qiáng),19,這時在垂直于B0方向上探測，在接收線圈中可以觀測到一個頻率為W0變化的自由進(jìn)動信號。,（俄羅斯現(xiàn)代核磁測井儀器采用此種方法）,這時在垂直于B0方向上探測，在接收線圈中可以觀測,20,自由感應(yīng)衰減法所使用的靜磁場B0都是采用的大地地磁場，因而產(chǎn)生的信號很弱。,自由感應(yīng)衰減法所使用的靜磁場B0都是采用的大地地磁場，,21,2 自旋回波法,現(xiàn)代核磁信號的測量采用（CMR,MRIL,MREx）,CPMG脈沖,測量過程：極化-扳倒-失相-重聚-測量,-再失相-再重聚-再測量,2 自旋回波法現(xiàn)代核磁信號的測量采用（CMR,MRIL,M,22,核磁共振基本原理-課件,23,核磁共振基本原理-課件,24,