核磁共振在测量磁场中的应用

一、核磁共振测量磁场的原理 在磁场的精密测量中,核磁共振法是一种精度最高、量程最宽、探头不大的好方法[1].它是以核磁共振理论与实验技术做为基础[2-4].核磁共振条件为 f=(γ/2π)H0(1)对于某种特定的原子核来说,γ是一个常数.因此,核磁共振频率f与静磁场强度H0是成正比的线性关系.只要测出f的数值,即可得出H0的数值,这样可以把对磁场强度的测量转变为对电磁波频率的测量,从而提高了测量精度. 目前核磁共振测磁法中常用的原子核是氢(H1),锂(Li7),氖(H2).根据它们的γ值[5]得出H0与f的关系为 H0(氢)=0.23487(G/kHz)f(kHz), H0(锂)=0…     

再论洛仑兹关系的协变性及其速度的含义

洛仑兹关系式 F=qE+qv×B通常也称为洛仑兹力公式,它与麦克斯韦方程组一起,给出了电动力学的基本规律.在宏观电磁现象中,洛仑兹力公式和麦克斯韦方程组是普遍成立的,并适用于一切惯性参考系,具有相对论协变性. 公式F=qE + qv×B中的速度v,与E=0时,公式F=qv×B中的速度v,含义完全相同,是指电荷相对于观察者的速度,也就是电荷相对于与观察者固接的参考系的速度.但最近有的作者又一次强调[1],它也是电荷相对于磁场的速度,应当把“总是误认为公式中的v是带电粒子相对于导体或磁场的速度,实际上应当是指相对于观察者的速度[2]”改为“总是误…     

一种新的激光稳频技术

在精密光学测量中,目前广泛使用的是633nm He-Ne 兰姆凹陷稳频或塞曼双频稳频激光器.它们是以激光工作物质本身谱线作参考,用其增益曲线通过检测光强获得误差信号来实现稳频的.稳频激光器的稳频性能用频率稳定度和频率再现性量度.频率稳定度一般用频率起伏量△v的相对值△v/v0来表示v0是稳频参考频率,△v最好用阿仑方差进行处理[1].因为v0会随激光管参数、稳频器工作参数变化,因此v0本身稳定与否便是衡量稳频激光器稳频性能的又一重要指标,本文将同一支激光管在使用期间v0的相对变化量△v0/v0定义为频率再现性.目前广泛使用的这两类稳频激…     

氢原子钟新近进展述评

一、引 言 大家知道,原子或分子与电磁场相互作用产生的微观粒子量子态的跃迁,伴随着精确频率的电磁波的发射或吸收.根据微观世界的这个特性而发展起来的原子钟.具有极优的稳定性和准确性.1955年艳原子钟的发明,导致1967年国际权度大会决定采用Cs133自由原子零场超精细跃迁(F=4,mF=—0　　 F= 3,mF=0)的9,192.631,770个周期的时间为“原子秒”,使人类进入了“原子时”时代.1960年。在氨分子钟、原子束磁共振,特别是在原子囚禁技术研究的基础上,一种新的优良的氢原子钟又由美国的 Goldenberg,Kleppner和 Ra-msey首创成功[1]。 图1是现有…     

核磁共振成象及其在医学中的应用

在医学上需要从外部观察人体的内部情况,最常用的是X射线照相(透视).七十年代发展了计算机X射线断层照相术(简称CT扫描).目前国内外许多大医院已配备了X射线CT扫描仪.制成世界上第一台X射线CT扫描仪的G.M.Housfield和早期作过重要贡献的A.M.Cormack分享了1979年生物学医学诺贝尔奖金.X射线对人体组织稍有损伤,而射频电磁波既能穿透人体又不引起人体损伤.核磁共振成象就是用射频电磁波作为射线源实现人体透视的方法. 一、核磁共振基础[1,2] 核磁共振是原子核在恒定磁场中对电磁波产生的共振吸收或辐射现象. 许多原子核具有自旋特性.每…     

转动分辨的H2+ (X2Σ+g , v+=0-18)真空紫外脉冲场电离光电子谱

测量了氢气离子转动分辨的真空紫外脉冲场电离光电子谱．涵盖了15.30?18.09 eV能量范围内的H2+(X2§+g , v+=0?18,N+=0?5)?H2(X1§+g , v00=0, J00=0?4)的电离跃迁． 通过基于Buckingham-Orr-Sichel(BOS)模型的光谱拟合和对氢气离子振动带H2+(X2§+g ,v+=0?18)的转动光谱的分析, 发现实验上只观察到对应于￠N=N+-J00=0,§2的转动跃迁． 振动量子数v+ 越高，￠N=0的转动跃迁越占主导地位， 而转动谱线强度受邻     

测不准关系的思考实验

根据海森伯的测不准关系,同时准确地测量电磁波中电场E和磁场H是不可能的[1].现将证明此事的思考实验叙述如下. 如图一.把电容为C的平行板电容器和电感为L的螺线管互相垂直地安装成LC回路,投射. 图一是螺线管L的轴或平行板电容器C’的极板分别平行或垂直于投射偏振光的磁场H以及电场E的立体配置图.H　E以频率为ω的偏振光。使入射偏振光的电场E垂直于的极板,磁场H平行于L的轴.当LC回路对入射偏振光发生共振吸收时,也就是说,当满足关系ω=1/　时,在回路中产生突变电流I,这时在回路中储存的能量为其中Q是C的极板上的电荷;υ’,υ分别…     

核磁测井

 1946年,珀塞尔(E.M.Purcell)和布洛赫(F.Bloch)在几乎相同的时间内,用不同的方法各自独立地发现了在物质的一般状态中的核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance)现象。所谓核磁共振,就是处在某静磁场中的物质的原子核系统受到相应频率的电磁波作用时,在它的磁能级之间发生的共振跃迁现象。     

(6aR,11aR)-3-羟基-4,9-二甲氧基紫檀烷分子的晶体结构

从多刺锦鸡儿 (豆科 )中分离得到一个紫檀烷型化合物— (6aR ,11aR) 3 羟基 4,9 二甲氧基紫檀烷 ,通过红外光谱、质谱、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、氢核 氢核相关谱、异核多量子相干谱和异核多键相干谱进行结构鉴定 .其单晶经X射线衍射测试表明 ,该化合物晶体属单斜晶系 ,空间群为P2 1 ,化学式为C1 7H1 6 O5,Mr =3 0 0 .3 0 .晶胞参数为 :a =6.4778(13 ) ,b =12 .63 1(3 ) ,c=8.83 68(18) ,β =95 .80 (3 ) o,V =719.3 (3 ) 3,Z =2 ,Dc=1.3 86Mg/m3,F(0 0 0 ) =3 16,μ =0 .10 2mm- 1 .结构由直接法解出 ,用全矩阵最小二乘法修正 ,最终偏离因子R =0 .0 3 3 2 ,wR =0 .0 862 .该分子由一个苯并吡喃环和苯并呋喃环组成 ,X射线衍射测试表明其绝对构型为顺式紫檀烷型     

椭圆电流中心点的磁场

关于平面线电流的磁场,文献[1]给出一个简单的式子:式中 B=μ_oI/4π∫dθ/r (1)r=r(2)是平面线电流在其平面上的极坐标方程.上式中所求磁场的点即是极坐标的原点.在文献[1]中,举出了许多例子可用(1)式得到用     

评张操同志《宇宙学红移的可能解释》和《两点说明》

为了解释宇宙学红移现象,张操同志假设了一个波动方程(3),该方程的解具有(x-ct)的形式的普遍解,从而得出能流密度S随距离x作指数衰减的结论,并据此进一步假设衰减的不是振幅或光子数,而是光子的频v。这是自相矛盾的.因为若将(x-ct)写成单色波的形式代入张操同志的波动方程,立即可以看出(x-ct)满足的就是普通的电磁波动方程,它的频率是不会改变的.张操同志在《两点说明》中说,方程式的解中不一定需要引入v和λ这些物理量,这也是不对的.因为“宇宙学红移”是指星体发出的单色谱线传到地球时.观察到的谱线频率减小了.因比想说明红移现象v和λ…     

质子回旋磁比的测量及应用

质子回旋磁比γp是一个很重要的基本物理常数,无论对计量学还是物理学都有重要的应用.近二十年来,由于有关国家的努力,γp的测量水平不断提高.我国对此也做了不少工作,并在1977年经国家鉴定.确认在γp的测量方面,我国已进入了世界先进行列. 一、γp的一般描述[1] 若粒子的磁矩为μ,角动量为L,则它们的比μ/L被称为粒子的回旋磁比,并用γ表示.对质子而言,Lp=1h=h/4π,则γp=μp/Lp=4πμp/h.按照量子力学的原理,在磁感应强度为B的磁场中,由于塞曼效应,粒子能级将发生分裂,其自旋轴平行或反平行于B的方向,两个状态的磁能量为-μpB和 μpB,…     

Bi2Sr2CaCu2O8单晶的穿透深度研究

从Bi2Sr2CaCu2O8(Bi-2212)单晶临界温度下的可逆磁化强度数据中,考虑高温超导混合态涡旋线涨落对磁化强度的影响,得到穿透深度λab(T,H)的温度和磁场依赖关系.发现在温度远低于Tc时λab与温度存在T2关系.λab随磁场的增加而增加,且绝对零度下的穿透深度λab(0,H)随磁场H的变化符合经验式λab(0,H)=λ0[1+(H/H0)β] ,这里λ0、H0和β为常数.     

光速测量现状

自从1958年弗鲁姆(Froome)利用微波干涉仪法得到当时公认的光速值c=299,792.5±0.1km/sec[1]以来,所有的光速精密测量均是基于c=λ·v而得到的,即电磁波在真空中的传播速度等于电磁波的频率与其相应真空波长之乘积.当时的不确定度是3×10～(-7),其主要原因是使用的波长较长(λ=4mm),因此波长测量的准确度较低,衍射效应带来的误差也较大.激光器的出现为这一方法提供了合适的光源.采用饱和吸收技术可以得到频率稳定性和复现性均十分优良的激光辐射,并且使用的波长可以比原先小三个量级(微米量级),接近位于可见光谱区的长度基准.这使波长测量…     

光压效应及其应用

 一、光压效应光的本质是电磁波,电磁波不仅具有能量,而且具有动量。设光子速度为c,频率为v,波长为λ,则光子的能量和动量分别为:E=hv.     

波谱学发展近况

一、引 言 广义来说,物质与电磁波相互作用,产生各种频率的吸收线、散射线或发射线,称为物质的谱线,研究谱线的特征及其与物质结构和运动状态关系的科学称为波谱学.图1列出物质与电磁波相互作用的一般特征[1]. 从图中看出,波谱学涉及到电磁波各个波段,联系到物质各个层次和运动状态,范围相当广泛.但历史上波谱研究是从可见光开始的,习惯上人们把光频段的称为光谱学,涉及微波及射频波段的称为波谱学.然而近代科学技术的发展已经把光频段和微波射频段的波谱现象结合起来研究(光学—微波、射频双共振),特别是激光出现以后,射频波谱的一些概念,…     

岩石样品表面流体的核磁共振谱线

已经知道,磁化率对核磁共振(NMR)化学位移的测量有明显影响^[1,2],而且,磁化率效应与样品管的形状及取向(即与静磁场的夹角)等因素有关^[3-7].为了测准样品的化学位移,有多种方法可以消除磁化率的影响。样品形状引起的非均匀磁化会限制核磁共振成像的空间分辨率^[8,9].近来又发展了克服磁化率影响的非畸变成像方法^[10].但是,磁化率引起的多孔固体样品孔隙中和外壁上流体的核磁共振诸线的差异却尚未看到文献报道。本文首次报道岩石样品核磁共振实验中观测到的岩样外表流体产生的谱线,初步讨论了它们与岩石渗流性质的关系。     

利用高温超导直流量子干涉器件进行10-6 T量级磁场下核磁共振的研究

研究了水样品在10-6 T量级磁场下的核磁共振谱.核磁共振信号由一个工作在液氮温度的高温超导直流量子干涉仪记录,测量在一个简易磁屏蔽室中进行.在7-70 μT的磁场范围内都观察到了15 ml水样品的核磁共振信号.相应的1 H的核磁共振频率为300-3000 Hz.在实验中获取的单次测量信噪比约为4,通过对信号的100次平均,信噪比可达到约40.进一步讨论了剩余磁场、预极化时间和采样时间对结果的影响.最后用数字滤波之后平均的方法初步得到了时域的自由感应衰减信号.     

四氯化碳费米共振的拉曼光谱研究

费米共振现象是一种广泛存在于分子振动光谱中的现象,特别是结构比较复杂的多原子分子.在多原子分子中当振动倍频或组合频位于某一基频附近,由于发生振动耦合,会出现两个新峰,峰的位置向两侧发生移动,二者谱线强度发生变化,把这种现象称为费米共振.费米共振现象不仅存在于红外光谱中,也存在于拉曼光谱中.文章中测量了CCl4的拉曼光谱,利用所得到的谱线峰位和用Originpro7.5软件程序获得积分强度,用费米共振的相关理论计算了C-Cl的a1对称伸缩振动频率v1与C-Cl2的f对称弯曲振动频率v4的组合频(v1 v4)与(某一未知基频)C-Cl的f对称伸缩振动频率v03的费米共振特征参数,进而计算出了耦合系数W和这一未知基频v03.该文对理解费米共振,了解分子振动频率,研究分子结构有很重要的参考价值.     

氮分子B3Πg激发态的光谱研究

在较低气压(4Torr)条件下采用直流辉光放电激发氮分子气体,得到了氮分子放电等离子体在320～470nm范围内的发射谱,其形状为一等间隔的谱线序列,并沿长波方向谱线强度逐渐变小。通过计算分析对谱线进行了标定,确定该组谱线是由处于C^3Πg激发态低振动能级的氮分子向B^3Πg态不同振动能级的辐射跃迁所产生;在此基础上计算出氮分子B^3Πg态的振动频率为1738．50cm^-1。结合相关的能级参数计算了C^3Πg(v=0)→B^3Πg(v″=0～5)之间的Frank-Condon跃迁因子,实验所得的谱线强度与之符合得很好。