文档介绍：核磁共振技术及其应用
扬州大学生物科学与技术学院
概述
核磁共振的方法与技术作为分析物质的手段,由于其可深入物质内部而不破坏样品,并具有迅速、准确、分辨率高等优点而得以迅速发展和广泛应用,已经从物理学渗透到化学、生物、地质、医疗以及材料等学科,在科研和生产中发挥了巨大作用。
核磁共振是1946年由美国斯坦福大学布洛赫()和哈佛大学珀赛尔()各自独立发现的,两人因此获得1952年诺贝尔物理学奖。50多年来,核磁共振已形成为一门有完整理论的新学科。
瑞士科学家库尔特·维特里希则发明了“利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构法”。这种方法的优点是可对溶液中的蛋白质进行分析,进而可对活细胞中的蛋白质进行分析,能获得“活”蛋白质的结构,其意义非常重大。这种方法的原理可以用测绘房屋的结构来比喻首先选定一座房屋的所有拐角作为测量对象,然后测量所有相邻拐角间的距离和方位,据此就可以推知房屋的结构。维特里希选择生物大分子中的质子(氢原子核) 作为测量对象,连续测定所有相邻的2个质子之间的距离和方位,这些数据经计算机处理后就可形成生物大分子的三维结构图。
核磁共振基本原理
核磁共振原理
实现核磁共振的两种方法
检测共振信号的方法
傅里叶(Fourier)变换
核磁共振原理半数以上的原子核具有自旋,旋转时产生一小磁场。当加一外磁场,这些原子核的能级将分裂,既塞曼效应。
在外磁场B0中塞曼分裂图:
共振条件:= 0 = 0 实现核磁共振的两种方法
: 改变0
: 改变
检测共振信号的方法
吸收法
感应法
平衡法
优点是比较简单,样品不易饱和,缺点是振荡频率的稳定性较差,噪音电平较高。一般只用于宽谱的波谱仪与测场仪
优点是工作稳定度高,噪音低,但漏电流相位不易调整。常用在商业波谱仪
优点是频率稳定好,噪音低,缺点是频率调谐范围不够宽。常用于灵敏度和分辨力高的波谱仪
傅里叶(Fourier)变换
时域信号 F变换频域信号频域谱S(t1,t2,…) S(1, 2,…)
核磁共振新技术
核磁双共振
二维核磁共振
NMR成像技术
魔角旋转技术
极化转移技术
核磁双共振
双核自旋系统
检测器
2
扰动
1脉冲
双共振是同时用两种频率的射频场作用在两种核组成的系统上,第一射频场B1使某种核共振,第二射频场B2使另外一种核共振,这样两个原子核同时发生共振。
第二射频场为干扰场,通常用一个强射频场干扰图谱中某条谱线,另一个射频场观察其他谱线的强度、形状和精细结构的变化,从而确定各条谱线之间的关系,区分相互重叠的谱线。