【中華百科全書●科學●磁共振】

楊籍富

【中華百科全書●科學●磁共振】

 

物質內的磁矩在外加靜磁場中，會以外加磁場之方向為軸作一進動運動。

 

在與靜磁場垂直方向加以頻率等於其進動運動頻率之高頻磁場時，作進動運動的磁矩會由此動磁場中吸收能量，發生磁共振現象。

 

主要的磁共振計有：核磁共振(NuclearMagneticResonance,NMR)和核四極共振(NuclearQuadrupleResonance,NQR)、電子順磁共振(ElectronParamagneticResonance,EPR)，及鐵磁共振(FerromagneticResonance,FMR)等。

 

在核磁共振中，是由於原子核內質子之磁矩在磁場中之共振現象；

 

在電子順磁共振中，是順磁物質中電子磁矩之磁共振現象。

 

磁共振之原理大抵皆類同，茲僅以核磁共振為例說明之。

 

在核磁共振中，以水為樣品置於靜磁場(如圖，取方向Z：Bz中)(見圖1)，其氫原子的價電子購成上下自旋而使其電子自旋抵消，磁矩為零。

 

但其質子的自旋量子數(見方程式圖2)。

 

質子的磁矩(μ)會沿著磁場的方向而分開為兩個動態：上自旋與下自旋。

 

兩動態的能量差是μzB。

 

在熱平衡條件下，因上自旋能態的能量較低，質子具有上自旋的較下自旋多。

 

因而就會有一向上之磁矩繞磁場進動。

 

在與靜磁場垂直方向加一高頻的動磁場，當動磁場的頻率等於進動頻率時，(見方程式圖3)，(=h/2π，h是蒲朗克常數)上自旋能態質子會由此高頻磁場中吸收能量wp而跳遷到高能態。

 

此種吸收能量的磁共振現象可由高頻磁場線路測得。

 

磁共振現象可用以測知固體內部之磁場，確定品體中之磁性物質，獲得固體的重要資料。

 

在有機化學中，核磁共振是用來鑑定複雜分子後，決定其結構之一種非常實用的方法。

 

（周傳心）

 

引用：http://ap6.pccu.edu.tw/Encyclopedia/data.asp?id=9170