相当时,就会发生共振。实验上可以通过施加一段时间的电磁波再撤掉,观察样品的横向磁化率信号来判断是否发生了共振。
这个效应可以用来检测元素所处的化学环境,因为不同的化学环境会对外磁场产生不同的屏蔽,使原子实际感受到的磁场不等于外磁场。如果施加的电磁波频率恒定,那么达到共振条件所需要的外磁场强度就要发生偏移。这种偏移就像化学基团的名片,是一一对应的。对于¹H,大家一般取四甲基硅(TMS)的共振磁场强度为标准,扫出样品共振时的磁场强度相比它偏移了多少,就能知道这个样品里的¹H处在什么基团里。
现代医学中对¹H的核磁共振已经成为一种很有效的成像手段。虽然不少人会闻“核”色变,但其实核磁共振所需要的仅是射频电磁波,它的频率比通讯用的微波还低,相比X光或者CT,它换算下来的辐射量是很安全的。当然,从核磁共振信号到图像又涉及到另亿些图像信号处理的故事,大致说来,就是利用梯度磁场获得不同空间频率的信号,再用反傅里叶变换算回实际图像。这一造福全人类的发明也被授予了2003年诺贝尔生理学或医学奖。
参考资料:
[1] 杨福家.原子物理学.第4版[M].高等教育出版社,2008.
[2]【老奇】核磁共振为何知道-哔哩哔哩
by 牧羊
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