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分析磁共振的基本原理

来源:www.lqzc888.com 作者:奥门金沙堵场官方网站-奥门金沙网址 时间:2014-01-02 16:00:26

磁共振(回旋共振除处)其经典唯象描述是:原子、电子及核都具有角动量,其磁矩与相应的角动量之比称为磁旋比γ。磁矩M 在磁场B中受到转矩MBsinθ(θ为M与B间夹角)的作用。此转矩使磁矩绕磁场作进动运动,进动的角频率ω=γB,ωo称为拉莫尔频率。由于阻尼作用,这一进动运动会很快衰减掉,即M达到与B平行,进动就停止。但是,若在磁场B的垂直方向再加一高频磁场b(ω)(角频率为ω),则b(ω)作用产生的转矩使M离开B,与阻尼的作用相反。如果高频磁场的角频率与磁矩进动的拉莫尔(角)频率相等ω =ωo,则b(ω)的作用最强,磁矩M的进动角(M与B角的夹角)也最大。这一现象即为磁共振。

磁共振也可用量子力学描述:恒定磁场B使磁自旋系统的基态能级劈裂,劈裂的能级称为塞曼能级(见塞曼效应),当自旋量子数S=1/2时,其裂距墹E=gμBB,g为朗德因子,为玻尔磁子,e和me为电子的电荷和质量。外加垂直于B的高频磁场b(ω)时,其光量子能量为啚ω。如果等于塞曼能级裂距,啚ω=gμBB=啚γB,即ω=γB(啚=h/2π,h为普朗克常数),则自旋系统将吸收这能量从低能级状态跃迁到高能级状态(激发态),这称为磁塞曼能级间的共振跃迁。量子描述的磁共振条件ω=γB,与唯象描述的结果相同。

 当M是顺磁体中的原子(离子) 磁矩时,这种磁共振就是顺磁共振。当M是铁磁体中的磁化强度(单位体积中的磁矩)时,这种磁共振就是铁磁共振。当M=Mi是亚铁磁体或反铁磁体中第i个磁亚点阵的磁化强度时,这种磁共振就是由 i个耦合的磁亚点阵系统产生的亚铁磁共振或反铁磁共振。当M是物质中的核磁矩时,就是核磁共振。这几种磁共振都是由自旋磁矩产生的,可以统一地用经典唯象的旋磁方程dM/dt=γMBsinθ[相应的矢量方程为d M/dt=γ( M×B]来描述。


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