核磁共振基本原理-课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,核磁共振,核磁共振,1,核原子核,磁磁场,核磁共振（NMR）原子核在磁场中的响应,为什么原子核在磁场中会发生响应呢？,（核有磁性）,一 核磁共振现象,核原子核一 核磁共振现象,2,（一）核有磁性,核由质子和中子组成；,质子带正电，中子不带电；,所以，原子核带正电的。,另外，有些核具有内秉角动量（自旋）。,奇数核子,奇数原子序数，偶数核子,因而核有磁性。,（一）核有磁性 核由质子和中子组成；,3,磁矩,描述磁场强度与方向的矢量,自旋角动量；,旋磁比，每个核都有一特定的值。有正有负，核磁矩的方向与其有关。,磁矩,4,（二）没有外磁场作用,单个磁矩随机取向,；,系统宏观上没有磁性,。,（二）没有外磁场作用单个磁矩随机取向；,5,（三）静磁场作用单个自旋,要受力矩作用，表现：,（1）原子核吸收能量，磁矩取向变化（极化）；,（三）静磁场作用单个自旋,6,（2）,磁矩绕静磁场0 静动,(,与陀螺在重力场中发生进动类似)。,进动频率,（Larmor频率),（2）磁矩绕静磁场0 静动(与陀螺在重力场中发生进动类似,7,（四）静磁场作用整个自旋系统,整个自旋系统被磁化,产生宏观磁化量M0,（M0的变化过程是核磁测井观测对象）,（四）静磁场作用整个自旋系统 整个自旋系统被磁化,8,（五）垂直方向上施加交变磁场,在垂直,0,方向上加交变磁场，频率=,0,=B,0,发生,核磁共振吸收现象,。,也就是 M被扳倒。,脉冲，M扳倒90度,脉冲，M扳倒180度,（五）垂直方向上施加交变磁场在垂直0方向上加交变磁场，频率,9,（六）交变磁场作用后弛豫,磁化矢量朝0方向恢复，使核自旋系统从非平衡分布恢复到平衡分布。,纵向弛豫T1,横向弛豫T2,（六）交变磁场作用后弛豫磁化矢量朝0方向恢复，使核自旋系,10,1 纵向弛豫/T1,非平衡态磁化矢量的纵向分量恢复到初始磁化矢量M0的过程,弛豫速率1/T1,弛豫时间T1,磁能级粒子数发生变化，自旋体系能量也要发生变化，自旋与晶格交换能量，又称自旋-晶格弛豫。,Mz是以1/T1的速率按指数恢复到Z方向的初值。,1 纵向弛豫/T1非平衡态磁化矢量的纵向分量恢复到初始磁化矢,11,核磁共振基本原理-课件,12,2 横向弛豫/T2,非平衡态磁化矢量的水平分量Mxy衰减至零的过程,弛豫速率1/T2,弛豫时间T2,磁化矢量进动相位从有序分布趋向无规则分布，自旋体系内部相互作用，自旋与晶格不交换能量，又称自旋-自旋弛豫。,横向弛豫按指数衰减,2 横向弛豫/T2非平衡态磁化矢量的水平分量Mxy衰减至零,13,核磁共振基本原理-课件,14,（一）核磁共振信号测量,（二）核磁共振测井仪,（三）核磁共振测井过程与特点,二 核磁共振测井,（一）核磁共振信号测量二 核磁共振测井,15,1.自由感应衰减法,2.自旋回波法,3.反转恢复法（测T1）,（一）核磁共振信号测量,1.自由感应衰减法（一）核磁共振信号测量,16,自由感应衰减的核心是利用某种方法使与静磁场B0平行的核磁化强度M0扳转90度以激发自由进动信号。,（1）射频脉冲法,（2）预极化法,1.自由感应衰减法,自由感应衰减的核心是利用某种方法使与静磁场B0平行的,17,（1）射频脉冲法,用一个90度射频脉冲使原来沿静磁场方向的磁化矢量扳转90度，然后进行观测，得到的信号即是自由感应衰减信号（或FID信号）,（早期的斯仑贝谢核磁测井仪器采用此种方法）,（1）射频脉冲法 用一个90度射频脉冲使原来沿静磁场方向,18,（2）预极化法,在稳定磁场B0的垂直方向上加一较强的预极化磁场Bp，由于极化磁场很强，最初沿稳定磁场建立起来的平衡态磁化强度M0会发生偏转而沿总场的方向取向。,(Mp),如果极化时间足够长，BpB0，所以Mp近似与M0方向垂直。这时突然撤去Bp，因时间很短，Mp绕B0进动（w0),由于驰豫，在进动的同时，纵向分量恢复到平衡态的M0，而横向分量将按有效横向驰豫时间T2*确定的速率衰减。,（2）预极化法 在稳定磁场B0的垂直方向上加一较强,19,这时在垂直于B0方向上探测，在接收线圈中可以观测到一个频率为W0变化的自由进动信号。,（俄罗斯现代核磁测井仪器采用此种方法）,这时在垂直于B0方向上探测，在接收线圈中可以观测,20,自由感应衰减法所使用的静磁场B0都是采用的大地地磁场，因而产生的信号很弱。,自由感应衰减法所使用的静磁场B0都是采用的大地地磁场，,21,2 自旋回波法,现代核磁信号的测量采用（CMR,MRIL,MREx）,CPMG脉冲,测量过程：极化-扳倒-失相-重聚-测量,-再失相-再重聚-再测量,2 自旋回波法现代核磁信号的测量采用（CMR,MRIL,M,22,核磁共振基本原理-课件,23,核磁共振基本原理-课件,24,