NMR磁場測量儀原理分析

發(fā)布日期：2022-11-24      瀏覽次數(shù)：765

NMR磁場測量儀原理分析

NMR（核磁共振）現(xiàn)象是由于原子核的自旋（I）引起的核磁矩（μ）的進(jìn)動（ω）。當(dāng)右核磁矩材料置于外部靜磁場（H）中時，μ為

ω=γ?H (γ=μ/Ih)

執(zhí)行由 表示的進(jìn)動。（圖 1）（其中 h 是 h/2π，h 是普朗克常數(shù)）。

在垂直于 H 的方向上施加與角頻率對應(yīng)的高頻磁場 H1 會導(dǎo)致所謂的共振吸收。（圖2）



共振吸收光譜具有材料特定的弛豫寬度。
該裝置中使用的樣品的共振譜寬度約為 10 μT。

* 調(diào)制LINE頻率的吸收信號測量

作為觀察NMR信號的手段，通常采用用電源頻率的AC磁場調(diào)制上圖2中的靜磁場(H)的方法。

NMR 信號變成重復(fù)電源頻率的脈沖狀信號，其形狀如圖 3 所示。



將該信號施加于示波器，在X軸上加上調(diào)制電源頻率的斜波，可以觀察到共振點(diǎn)在畫面中央，寬度在兩端的信號屏幕的寬度是調(diào)制寬度。




請注意，吸收信號為微分形式，中心為基線過零形式。

*自動跟蹤法磁場測量

　建立如上圖4所示的吸收信號觀測狀態(tài)后，在吸收信號的過零點(diǎn)產(chǎn)生一個脈沖，并結(jié)合在吸收信號中點(diǎn)產(chǎn)生的參考脈沖進(jìn)行相位檢測。調(diào)制波。增加。

通過向左或向右移動圖 4 中的信號，可以產(chǎn)生正電壓變化或負(fù)電壓變化，該電壓變化負(fù)反饋到振蕩頻率以產(chǎn)生 LO0P，從而實現(xiàn)自動跟蹤。由于磁場的增加和減少的方向根據(jù)探頭插入的方向而反轉(zhuǎn)，因此在面板上切換校準(zhǔn)。

該測量方法預(yù)先假設(shè)一個未知的磁場強(qiáng)度，選擇包含在該值中的BAND，進(jìn)行掃描操作，接近諧振點(diǎn)，當(dāng)達(dá)到調(diào)制寬度時LOCK LO0F操作，在中心停止信號并停止同時掃。

信號的強(qiáng)弱與磁場分布的均勻性有關(guān)，決定了信噪比的好壞。內(nèi)部設(shè)置了大約 30dB 的范圍，以自動保持信號電平恒定。



　相位檢測通過檢測上圖5中（A）和（B）的位置關(guān)系進(jìn)行輸出，當(dāng)信號沒有過零脈沖時輸出為0。