【核磁共振基础】磁性原子核


文章来自公众号“nmrmri”

核磁共振成像分析技术


只有磁性原子核才有核磁共振现象,磁性原子核的自旋角动量不为零。

下面来了解一下磁性原子核。


核自旋角动量

原子核的磁性起源于原子核的磁矩。而原子核的磁矩又起源于原子核的自旋角动量。


原子核由质子和中子组成,质子和中子可统称为核子,都有自旋角动量。


在微观世界,自旋和质量一样,是所有微观粒子的基本属性。质子、中子的自旋量子数都为1/2。在原子核中,质子和中子都有自旋运动和轨道运动,原子核自旋角动量等于组成它的所有原子核的角动量的矢量和。


【核磁共振基础】磁性原子核


由于核子角动量通常成对抵消,核自旋角动量通常体现为不成对的核子角动量的叠加。


磁性原子核

原子核的角动量是量子化的,表达式 为

【核磁共振基础】磁性原子核

h 为普兰克常数。


I为原子核的自旋量子数,只能取整数或半整数


【核磁共振基础】磁性原子核


这里的I分三种情况讨论,先看下图原子核的表示方法:


【核磁共振基础】磁性原子核


1、当原子核质量数A为奇数时,I取半整数,比如 I=1/2。几种代表性的原子核有:H1,C13,N15,...


2、当原子核质量数A为偶数,并且质子数Z为奇数时,I取整数

,比如 I=1。几种代表性的原子核有:H2,N14,Li8,...


3、当原子核质量数A和质子数Z都为偶数时,I=0。这种核被称为偶-偶核,自旋角动量为零。几种代表性的原子核有:He2,C12,O16,...


自旋量子数I不等于零的原子核,就是磁性原子核,可以发生核磁共振现象。


自旋量子数I等于零的原子核,是非磁性原子核,没有核磁共振现象。但是这类原子核一定存在非零磁矩的同位素核,比如C12 ---C13。


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