1、6.1 6.1 原子吸收光譜原子吸收光譜6.2 6.2 順磁共振順磁共振6.3 6.3 核磁共振核磁共振6.4 6.4 原子核的衰變原子核的衰變原子光譜法原子光譜法根據(jù)原子外層電子躍遷所產(chǎn)生的光譜進(jìn)行分析根據(jù)原子外層電子躍遷所產(chǎn)生的光譜進(jìn)行分析的方法。的方法。原子吸收光譜法：原子吸收光譜法：基于測量試樣所產(chǎn)生的原子蒸汽中基于測量試樣所產(chǎn)生的原子蒸汽中對其對其的吸收，從而定量測定化學(xué)元素的方法。的吸收，從而定量測定化學(xué)元素的方法。測定過程：測定過程：光源光源原子化器原子化器單色器單色器檢出系統(tǒng)檢出系統(tǒng)共振線吸收線共振線吸收線: :電子從基態(tài)躍遷到能量最低的激發(fā)態(tài)為共振躍遷電子從基態(tài)躍遷到能量最低

2、的激發(fā)態(tài)為共振躍遷, ,所產(chǎn)生的譜線所產(chǎn)生的譜線共振線發(fā)射線共振線發(fā)射線當(dāng)電子從第一激發(fā)態(tài)躍會基態(tài)時(shí)當(dāng)電子從第一激發(fā)態(tài)躍會基態(tài)時(shí), ,則發(fā)射出同則發(fā)射出同樣頻率的譜線樣頻率的譜線特征譜線特征譜線各種元素的原子結(jié)構(gòu)和外層電子排步不同各種元素的原子結(jié)構(gòu)和外層電子排步不同, ,不同元素的原不同元素的原子從基態(tài)子從基態(tài) 第一激發(fā)態(tài)時(shí)第一激發(fā)態(tài)時(shí), ,吸收和發(fā)射的能量不同吸收和發(fā)射的能量不同, ,其共其共振線不同振線不同, ,各有其特征性各有其特征性. .原子吸收法的定量基礎(chǔ)原子吸收法的定量基礎(chǔ): :原子吸收服從朗伯定律：原子吸收服從朗伯定律：若將入射強(qiáng)度為若將入射強(qiáng)度為I I0 0的不同頻率的光通過原

3、子蒸汽，的不同頻率的光通過原子蒸汽，吸收后其透過光的強(qiáng)度吸收后其透過光的強(qiáng)度I Iv v與原子蒸汽的厚度與原子蒸汽的厚度b b的關(guān)系，的關(guān)系，服從朗伯定律。服從朗伯定律。bI0Iv原子蒸汽原子蒸汽 由于物質(zhì)對不同頻率的入射光的吸收具有選擇性，因而透過由于物質(zhì)對不同頻率的入射光的吸收具有選擇性，因而透過光的強(qiáng)度光的強(qiáng)度I Iv v和吸收系數(shù)和吸收系數(shù)K Kv v將隨著入射光的頻率而變化。將隨著入射光的頻率而變化。v-K bv0I = I eI Iv v的變化規(guī)律的變化規(guī)律K Kv v的變化規(guī)律的變化規(guī)律原子蒸汽在原子蒸汽在v v0 0原子蒸汽在原子蒸汽在v0頻率處有吸收頻率處有吸收 中心頻率（波

4、長）中心頻率（波長）- 最大吸收系數(shù)最大吸收系數(shù)所對應(yīng)的頻率（波長）所對應(yīng)的頻率（波長） 吸收輪廓（半寬度吸收輪廓（半寬度 ）- 吸收系數(shù)吸收系數(shù)一半所對應(yīng)的頻率（波長）一半所對應(yīng)的頻率（波長） I0I 0 I 與與 的關(guān)系的關(guān)系脫溶劑脫溶劑離解離解激發(fā)激發(fā)燃?xì)馊細(xì)庵細(xì)庵細(xì)庠囋嚇訕宇A(yù)混合室預(yù)混合室燃燒器燃燒器廢液排放口霧化器霧化器電子順磁共振及其生物學(xué)電子順磁共振及其生物學(xué)中的應(yīng)用中的應(yīng)用電子順磁共振（電子順磁共振（Electron ParamagneticResonance 簡稱簡稱EPR）處于兩能級間的電子發(fā)生受處于兩能級間的電子發(fā)生受激躍遷，導(dǎo)致部分處于低激躍遷，導(dǎo)致部分處于低能級中

5、的電子吸收電磁波能級中的電子吸收電磁波的能量躍遷到高能級中的能量躍遷到高能級中-電子順磁共振現(xiàn)電子順磁共振現(xiàn)象。象。BgB電子順磁共振波譜儀電子順磁共振波譜儀在實(shí)際應(yīng)用中，誰磁性原子當(dāng)中的電子常會受到臨近原在實(shí)際應(yīng)用中，誰磁性原子當(dāng)中的電子常會受到臨近原子的影響，這時(shí)，在同一磁場下，原子的能級分裂的寬子的影響，這時(shí)，在同一磁場下，原子的能級分裂的寬度可能是不等間隔的，由于每一個(gè)能級會產(chǎn)生一個(gè)共振度可能是不等間隔的，由于每一個(gè)能級會產(chǎn)生一個(gè)共振峰，因此，調(diào)節(jié)峰，因此，調(diào)節(jié)B會產(chǎn)生不同的共振峰。出現(xiàn)多個(gè)共振峰會產(chǎn)生不同的共振峰。出現(xiàn)多個(gè)共振峰成為波譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)，顯然，根據(jù)共振普可以探知順磁成為波譜

6、的精細(xì)結(jié)構(gòu)，顯然，根據(jù)共振普可以探知順磁性原子的能級結(jié)構(gòu)以及受環(huán)境因子的影響。性原子的能級結(jié)構(gòu)以及受環(huán)境因子的影響。一般說來，共振峰下的面積有能夠產(chǎn)生共振的物質(zhì)所決一般說來，共振峰下的面積有能夠產(chǎn)生共振的物質(zhì)所決定，據(jù)此，如果利用含有已知濃度的摩物質(zhì)的共振峰作定，據(jù)此，如果利用含有已知濃度的摩物質(zhì)的共振峰作為標(biāo)準(zhǔn)，就可以根據(jù)共振峰面積的大小來估測物質(zhì)的濃為標(biāo)準(zhǔn)，就可以根據(jù)共振峰面積的大小來估測物質(zhì)的濃度。度。對于生物體中的銅和非血鐵紅素，它們在可見和紫外區(qū)對于生物體中的銅和非血鐵紅素，它們在可見和紫外區(qū)不吸收輻射，但其氧化態(tài)卻能產(chǎn)生不吸收輻射，但其氧化態(tài)卻能產(chǎn)生EPR，因此利用這些，因此利用這

7、些EPR信號的出現(xiàn)與否可以檢查和診斷癌癥。信號的出現(xiàn)與否可以檢查和診斷癌癥。 順磁共振是研究具有未成對電子的物質(zhì)，如配合物順磁共振是研究具有未成對電子的物質(zhì)，如配合物. .自自由基和含有奇數(shù)電子的分子等順磁性物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一種重要方由基和含有奇數(shù)電子的分子等順磁性物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一種重要方法，它又稱為電子順磁共振（法，它又稱為電子順磁共振（EPREPR）或電子自旋共振（或電子自旋共振（ESRESR）。電子的自旋磁矩電子的自旋磁矩s s在磁場方向的分量在磁場方向的分量szsz為為 式中式中g(shù)為電子自旋因子，為電子自旋因子，m s為自旋磁量子數(shù)，取值為為自旋磁量子數(shù)，取值為 1/2，e為玻爾磁子。為玻爾磁子

8、。 順磁共振吸收頻率順磁共振吸收頻率和磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的關(guān)系為：的關(guān)系為： SZSegm 1/ 2,1/ 2/ 21/ 2,1/ 2/ 2sesemEgBmEgB ehgB 若順磁共振儀選用若順磁共振儀選用B B=0.34T=0.34T，對于對于g=2g=2的物質(zhì)，順磁的物質(zhì)，順磁共振吸收頻率為：共振吸收頻率為：測定自由基的濃度測定自由基的濃度測定未成對電子所處的狀態(tài)和環(huán)境測定未成對電子所處的狀態(tài)和環(huán)境測定測定g g值，了解配合物的電子組態(tài)值，了解配合物的電子組態(tài)順磁共振法應(yīng)用順磁共振法應(yīng)用: :99.527 10 Hz原子和原子核的大小：原子和原子核的大?。?盧瑟福原子模型（核式結(jié)構(gòu)

9、模型）盧瑟福原子模型（核式結(jié)構(gòu)模型）在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫做原子核，原子的全部在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間里繞核旋轉(zhuǎn)，原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說可完滿解釋在核外空間里繞核旋轉(zhuǎn)，原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說可完滿解釋粒子散射實(shí)驗(yàn)。粒子散射實(shí)驗(yàn)。 原子核大小約原子核大小約m原子核的結(jié)構(gòu)原子核的結(jié)構(gòu)6.3 核磁共振核磁共振15141010原子的核式結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)：原子的核式結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)：電子的發(fā)現(xiàn)：電子的發(fā)現(xiàn)：湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，電子是原子的組成部分湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，電子是原子的組成部分 湯

10、姆生原子模型：（棗糕模型）湯姆生原子模型：（棗糕模型） 原子是一個(gè)球體，正電荷均勻分布，電子象棗糕的棗子嵌在原子是一個(gè)球體，正電荷均勻分布，電子象棗糕的棗子嵌在原子里原子里 粒子散射實(shí)驗(yàn)粒子散射實(shí)驗(yàn): 絕大多數(shù)的絕大多數(shù)的粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；少數(shù)少數(shù)粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)；粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)；極少數(shù)極少數(shù)粒子出現(xiàn)大角度的偏轉(zhuǎn)。（甚至被反彈回來）實(shí)粒子出現(xiàn)大角度的偏轉(zhuǎn)。（甚至被反彈回來）實(shí)驗(yàn)結(jié)果與湯姆生模型推出來的結(jié)果根本不符合驗(yàn)結(jié)果與湯姆生模型推出來的結(jié)果根本不符合 玻爾的原子模型、能級：玻爾的原子模型、能級： 原子發(fā)生定態(tài)躍遷時(shí)，要輻射（或吸收）一定頻率的光子。原子發(fā)生定態(tài)躍遷時(shí)，要

11、輻射（或吸收）一定頻率的光子。即即 原子的能量狀態(tài)量子化和對應(yīng)的可能軌道分布量子原子的能量狀態(tài)量子化和對應(yīng)的可能軌道分布量子化。即化。即 原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量，這些狀態(tài)稱為定態(tài)。輻射能量，這些狀態(tài)稱為定態(tài)。（n=1,2,3） 其中 hvEE初末2112,nnErn r En10110.53 10,13.6rm Eev 能級能級能級的概念：原子的各個(gè)定態(tài)的能量值叫做它的能級能級的概念：原子的各個(gè)定態(tài)的能量值叫做它的能級。能級的躍遷

12、能級的躍遷原子處于基態(tài)時(shí)穩(wěn)定，處于激發(fā)態(tài)時(shí)不穩(wěn)定，總有躍遷到基原子處于基態(tài)時(shí)穩(wěn)定，處于激發(fā)態(tài)時(shí)不穩(wěn)定，總有躍遷到基態(tài)的趨勢。原子從末能級躍遷到另一能級的過程叫能級的躍態(tài)的趨勢。原子從末能級躍遷到另一能級的過程叫能級的躍遷遷。從較低能級躍遷到較高的能級是吸收能量的過程；從較低能級躍遷到較高的能級是吸收能量的過程；從較高的激發(fā)態(tài)向較低的能給躍遷是輻射能量的過程。從較高的激發(fā)態(tài)向較低的能給躍遷是輻射能量的過程。這個(gè)能量以光子的形式輻射出去這就是原子發(fā)光現(xiàn)象這個(gè)能量以光子的形式輻射出去這就是原子發(fā)光現(xiàn)象。衰變衰變 衰變：衰變：衰變：衰變：衰變：衰變：原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓Q為衰變原子

13、核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓Q為衰變 注意：衰變方程中兩邊的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒。注意：衰變方程中兩邊的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒。半衰期半衰期放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生了衰變需要的時(shí)間放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生了衰變需要的時(shí)間T叫半衰期叫半衰期 4422AAZZXYHe011AAZZXYe011AAZZXYe原子核的人工轉(zhuǎn)變原子核的人工轉(zhuǎn)變 用人工的方法使原子核發(fā)生變化的過程稱為原子核的人工轉(zhuǎn)變用人工的方法使原子核發(fā)生變化的過程稱為原子核的人工轉(zhuǎn)變 質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的發(fā)現(xiàn) 盧瑟福盧瑟福用用粒子轟擊氮，獲得氧和質(zhì)子，核反應(yīng)方程為：粒子轟擊氮，獲得氧和質(zhì)子，核反應(yīng)方程為： 中子的發(fā)現(xiàn)中子的發(fā)

14、現(xiàn) 查德威克用查德威克用粒子轟擊鈹，得到中子射線，核反應(yīng)方程為：粒子轟擊鈹，得到中子射線，核反應(yīng)方程為： 1441717281NHeOH941214260BeHeCn核能核能核力和核能核力和核能由于核子之間存在核力，所以原子核分裂成核子需要吸收由于核子之間存在核力，所以原子核分裂成核子需要吸收能量，而核子結(jié)合成原子核需要放出能量，能量，而核子結(jié)合成原子核需要放出能量，這叫原子的結(jié)合能，稱為核能。這叫原子的結(jié)合能，稱為核能。質(zhì)量虧損質(zhì)量虧損 mm1m2組成原子核子的質(zhì)量與原子核的質(zhì)量之差（或者參加核反組成原子核子的質(zhì)量與原子核的質(zhì)量之差（或者參加核反應(yīng)的原子核總質(zhì)量與生成新原子核的總質(zhì)量之差）叫

15、質(zhì)量應(yīng)的原子核總質(zhì)量與生成新原子核的總質(zhì)量之差）叫質(zhì)量虧損虧損;原子核的質(zhì)量虧損并不破壞質(zhì)量守恒定律，光子具有原子核的質(zhì)量虧損并不破壞質(zhì)量守恒定律，光子具有動(dòng)質(zhì)量，與損失的質(zhì)量相當(dāng)。動(dòng)質(zhì)量，與損失的質(zhì)量相當(dāng)。愛因斯坦質(zhì)能方程愛因斯坦質(zhì)能方程核能的計(jì)算核能的計(jì)算愛因斯坦以相對論中得出了質(zhì)量和能量之間有如下關(guān)系：愛因斯坦以相對論中得出了質(zhì)量和能量之間有如下關(guān)系：（E能量，能量，m質(zhì)量，質(zhì)量，c光速）光速）這方程表明了：物體的質(zhì)量跟它的能量有一定的聯(lián)系即物這方程表明了：物體的質(zhì)量跟它的能量有一定的聯(lián)系即物體具有的能量與它的質(zhì)量存在著簡單的正比關(guān)系。體具有的能量與它的質(zhì)量存在著簡單的正比關(guān)系。核子結(jié)合

16、成原子核時(shí)出現(xiàn)了質(zhì)量虧損核子結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)了質(zhì)量虧損(m)，正表明它們在，正表明它們在互相結(jié)合過程中放出了能量互相結(jié)合過程中放出了能量(E)。E與與m之間的關(guān)系也之間的關(guān)系也符合質(zhì)能方程：符合質(zhì)能方程：Emc2當(dāng)當(dāng)m1u時(shí)時(shí)E931.5Mev 記作記作1u931.5Mev。表示。表示1u的質(zhì)量的質(zhì)量(1.661027kg)與與931.5Mev的能量相聯(lián)系。的能量相聯(lián)系。 重核的裂變：重核的裂變：中子轟擊重原子核分裂成中等質(zhì)量的核，這種核反應(yīng)叫中子轟擊重原子核分裂成中等質(zhì)量的核，這種核反應(yīng)叫裂變。裂變。2Emc 鏈?zhǔn)椒磻?yīng)鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 發(fā)生裂變放出中子，如果這些中子使裂變反應(yīng)不斷地進(jìn)行發(fā)生裂變放出

17、中子，如果這些中子使裂變反應(yīng)不斷地進(jìn)行下去，這種反應(yīng)叫鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。下去，這種反應(yīng)叫鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。 輕核的聚變輕核的聚變輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核叫做聚變。核反應(yīng)方程為：輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核叫做聚變。核反應(yīng)方程為：輕核聚變的條件輕核聚變的條件 距離在距離在10-15米，即在核力的作用范圍內(nèi)，利用原子彈引米，即在核力的作用范圍內(nèi)，利用原子彈引起熱核反應(yīng)（氫彈就是這樣制造的）從而實(shí)現(xiàn)輕核的聚起熱核反應(yīng)（氫彈就是這樣制造的）從而實(shí)現(xiàn)輕核的聚變。變。23411120HHHen 核自旋由核自旋量子數(shù)核自旋由核自旋量子數(shù)I I及核自旋磁量子數(shù)及核自旋磁量子數(shù)mI描述描述. . 核自旋角動(dòng)量大?。ê俗孕莿?dòng)量大?。∕

18、N）決定于決定于I I的數(shù)值的數(shù)值 I I為整數(shù)或半整數(shù)：質(zhì)量為偶數(shù)為整數(shù)或半整數(shù)：質(zhì)量為偶數(shù), ,質(zhì)子數(shù)為奇數(shù)的核，質(zhì)子數(shù)為奇數(shù)的核， I=1I=1，2 2，3 3，4 4，；質(zhì)量和質(zhì)子數(shù)都為偶數(shù)的核，質(zhì)量和質(zhì)子數(shù)都為偶數(shù)的核，I=0I=0；質(zhì)量為奇數(shù)的核，質(zhì)量為奇數(shù)的核， I I為半整數(shù)為半整數(shù). .核自旋角動(dòng)量在核自旋角動(dòng)量在z z軸上的軸上的分量分量MNz由由mI決定決定(1)2NhMI I2:,1,.,1,ZNIIhMmmIIII 核核磁矩磁矩N N和核自旋角動(dòng)量和核自旋角動(dòng)量M MN N的的關(guān)系為關(guān)系為式中式中m m P P是核的質(zhì)量，是核的質(zhì)量，g gN N是核的是核的g g 因

19、子因子2(1)4(1)NNNPNPNNegMmehgI ImgI I193427271/(4)(1.6022 10) (6.626 10)4 (1.6726 10)5.051 10NPehmCJ skgJ T核磁子 將將外外磁場磁場B B加在加在含有自旋磁矩不為零的核的樣品上，核含有自旋磁矩不為零的核的樣品上，核磁矩磁矩N N與與B B互相作用，將產(chǎn)生核磁偶極能量互相作用，將產(chǎn)生核磁偶極能量E E 式中核磁量子數(shù)式中核磁量子數(shù)m mI I可能取值為可能取值為-I-I，I I。對質(zhì)子對質(zhì)子1 1H H，I=1/2I=1/2， m mI I可為可為-1/2-1/2和和1/21/2。cos.222Z

20、NNNNPNIPNNIEBBeEgMBmehgm Bmgm B 式中 是 和的夾角躍遷選律為：躍遷選律為：m mI I= =1 1，所以所以為為若外若外磁場為磁場為1T1T，則，則1 1H H核的吸收頻率為核的吸收頻率為這個(gè)頻率位于電磁波的射頻部分這個(gè)頻率位于電磁波的射頻部分. .NNEgBhh27345.586(5.051 10/)(1 )42.5766.626 10ZJ TTMHJ sInformation:Larmor 頻率頻率原子核原子核化學(xué)位移化學(xué)位移: 結(jié)構(gòu)測定結(jié)構(gòu)測定(功能團(tuán)功能團(tuán))J-偶合偶合: 結(jié)構(gòu)測定結(jié)構(gòu)測定(原子的相關(guān)性原子的相關(guān)性)偶極偶合偶極偶合:結(jié)構(gòu)測定結(jié)構(gòu)測定 (

21、空間位置關(guān)系空間位置關(guān)系)弛豫弛豫:動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)1H13CCH3C=CH-HHCCCHHHHDJHHHCJCHCC=CCH31.21.41.61.82.02.22.4ppmppm1.01.21.41.61.82.02.22.4ppm1.01.11.21.31.41.51.61.71.81.92.02.12.22.32.42.52.6分辨率可通過提高外磁場強(qiáng)分辨率可通過提高外磁場強(qiáng)度和增加譜圖的維數(shù)而提高度和增加譜圖的維數(shù)而提高. nD NMR (n=2,3,4)1D 譜2D (輪廓圖輪廓圖)FMAudio反饋600譜儀600 MHz磁體磁體探頭探頭機(jī)柜機(jī)柜RF 產(chǎn)生產(chǎn)生RF 放大放大信號檢測信

22、號檢測數(shù)據(jù)采集控制數(shù)據(jù)采集控制 數(shù)據(jù)信息交流數(shù)據(jù)信息交流運(yùn)行控制運(yùn)行控制磁體控制磁體控制前置放大器前置放大器計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)儲存數(shù)據(jù)儲存;數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理;總體控制總體控制.AQX(Digital)CCUTCUFCURCUVT unitBSMSshimlockCCUAQRASURouterACBADCRX22AmplifierAmplifierPTSRF 接口接口RF 線圈線圈+調(diào)諧元件調(diào)諧元件(電容器電容器)HelmholtzSolenoid 磁共振成像術(shù)在醫(yī)學(xué)診斷中的應(yīng)用，是經(jīng)磁共振成像術(shù)在醫(yī)學(xué)診斷中的應(yīng)用，是經(jīng)CT后在放射學(xué)后在放射學(xué)領(lǐng)域中又一重大成就。核磁成像的物理基礎(chǔ)是核磁共振，領(lǐng)域

23、中又一重大成就。核磁成像的物理基礎(chǔ)是核磁共振，簡稱簡稱NMR或或MR。它根據(jù)在某些物質(zhì)的原子核內(nèi)有單數(shù)的。它根據(jù)在某些物質(zhì)的原子核內(nèi)有單數(shù)的質(zhì)子或中子，有可以測量出來的微量磁力，由于人體內(nèi)質(zhì)子或中子，有可以測量出來的微量磁力，由于人體內(nèi)有大量的氫離子、有大量的氫離子、H核核(質(zhì)子質(zhì)子)，是目前被選為做，是目前被選為做NMR檢查檢查的物質(zhì)。當(dāng)這些有磁力的原子核被置于強(qiáng)磁場內(nèi)時(shí)，它的物質(zhì)。當(dāng)這些有磁力的原子核被置于強(qiáng)磁場內(nèi)時(shí)，它們就圍繞磁力作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，各種不同組織的們就圍繞磁力作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，各種不同組織的H濃度不同，濃度不同，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，這樣就使組織的經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，這樣就使組織的NMR圖像呈現(xiàn)出不

24、同的圖像呈現(xiàn)出不同的灰階?；译A。MRI成像具有參數(shù)多，軟組織分辨能力高，并可隨成像具有參數(shù)多，軟組織分辨能力高，并可隨意取得橫斷面、冠狀面、矢狀面斷層圖像，且無輻射損意取得橫斷面、冠狀面、矢狀面斷層圖像，且無輻射損害等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。害等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。 磁共振成像術(shù)磁共振成像術(shù)髖臼及股骨頭小片骨折髖臼及股骨頭小片骨折橈骨遠(yuǎn)端骨折橈骨遠(yuǎn)端骨折魔角旋轉(zhuǎn)已被魔角旋轉(zhuǎn)已被廣泛應(yīng)用在非廣泛應(yīng)用在非固體物質(zhì)的研固體物質(zhì)的研究中究中, ,此一技術(shù)此一技術(shù)稱為高分辨魔稱為高分辨魔角旋轉(zhuǎn)光譜角旋轉(zhuǎn)光譜(Hr-MAS)(Hr-MAS) 在固體中自旋之間的耦合較強(qiáng)，在固體中自旋之間的耦合較強(qiáng)，共振譜較寬，掩蓋共振譜較寬，掩蓋

25、了其他精細(xì)的譜線結(jié)構(gòu)，耦合能大小與核的相對位置在了其他精細(xì)的譜線結(jié)構(gòu)，耦合能大小與核的相對位置在磁場中的取向有關(guān)，其因子是磁場中的取向有關(guān)，其因子是(3cos(3cos2 2-1)-1)，如果有一如果有一種方法使種方法使=54.44=54.440 0（魔角），則魔角），則3cos-1=03cos-1=0，相互相互作用減小，達(dá)到了窄化譜線的目的。作用減小，達(dá)到了窄化譜線的目的。魔角旋轉(zhuǎn)技術(shù)就是魔角旋轉(zhuǎn)技術(shù)就是通過樣品的旋轉(zhuǎn)來達(dá)到減小相互作用的，當(dāng)樣品高速旋通過樣品的旋轉(zhuǎn)來達(dá)到減小相互作用的，當(dāng)樣品高速旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)與與的差別就會平均掉。的差別就會平均掉。6.05.04.03.02.01.0ppm當(dāng)樣

26、品具有一定的當(dāng)樣品具有一定的流動(dòng)性雖能平均掉流動(dòng)性雖能平均掉相當(dāng)一部分固體具相當(dāng)一部分固體具有的各向異性，但有的各向異性，但仍不能達(dá)到象液體仍不能達(dá)到象液體那樣的分辨率魔那樣的分辨率魔角旋轉(zhuǎn)可以用來平角旋轉(zhuǎn)可以用來平均掉剩余的線寬而均掉剩余的線寬而接近液體譜圖中的接近液體譜圖中的線寬線寬液體探頭液體探頭20 Hz | B0500 MHz 脂肪瘤組織（脂肪瘤組織（human Lipoma tissue）的）的氫譜氫譜探頭探頭5KHz 在魔角在魔角狗的血樣品狗的血樣品 1H-CPMG-譜使用譜使用400 MHz HR-MAS（上譜）微升樣品上譜）微升樣品hr-MAS 給出更高的分辨率給出更高的分辨

27、率800 MHz 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 5mm 探頭（下譜）探頭（下譜） 350 微升微升dp 350 vd 4000bp 1200 va 4000Accustarpulseblank15Vprotreset 自動(dòng)進(jìn)樣器自動(dòng)進(jìn)樣器Sample changer梯度場放大器梯度場放大器GradientAmplifier 氣動(dòng)單元?dú)鈩?dòng)單元Pneumatic Unit hr-MAS 探頭探頭轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)移管轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)移管Rotor transfer tube 受控的細(xì)胞與組織的受控的細(xì)胞與組織的1H-HR-MASCPMG-譜譜400 MHz轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 4000HzAvanceAvance 400, 400, 將活的白

28、將活的白蠕蟲（蠕蟲（enchytraeidenchytraeid) ) 放放在在 4mm 4mm 轉(zhuǎn)子的盛有容劑轉(zhuǎn)子的盛有容劑 的容器中的容器中, , 氫譜：氫譜：cpmgcpmg 40 40 msecmsec, , 3200Hz 3200Hz 轉(zhuǎn)速，容劑轉(zhuǎn)速，容劑9 9%H%H2 2O/O/% D% D2 2O O預(yù)飽和譜：預(yù)飽和譜：3200Hz 3200Hz 轉(zhuǎn)速，容劑轉(zhuǎn)速，容劑9 9%H2O/%H2O/% D2O% D2O 0 25 50 75100125150ppm12345ppm6.05.04.03.02.01.0ppm脂肪瘤組織（脂肪瘤組織（LipomaLipoma tissue

29、tissue） 的的500 MHz 500 MHz 1 1H-H-1313C C 梯度梯度-HMBC -HMBC 譜譜 MAS 5 kHz; 1 ms MAS 5 kHz; 1 ms 正弦梯度脈沖正弦梯度脈沖（ 25G/cm 25G/cm）. (sample . (sample courtesy of Dr. Singer, courtesy of Dr. Singer, Brigham and Womens Brigham and Womens Hospital).Hospital). 6.46.4 原子核的放射性衰變原子核的放射性衰變 放射性衰變放射性衰變 如：如： 重原子核的裂變和輕重原

30、子核的裂變和輕原子核的聚變都是在一定原子核的聚變都是在一定條件下完成的。事實(shí)上絕條件下完成的。事實(shí)上絕大多數(shù)原子核的同位素不大多數(shù)原子核的同位素不穩(wěn)定，會自發(fā)地衰變?yōu)榱矸€(wěn)定，會自發(fā)地衰變?yōu)榱硪环N同位素，同時(shí)放射出一種同位素，同時(shí)放射出各種射線。各種射線。衰變：自發(fā)放出氦核衰變：自發(fā)放出氦核 居里居里居里夫人居里夫人226222488882RaRnHe - -衰變：衰變： 衰變：衰變：電子俘獲：電子俘獲：放出電子、反中微子放出電子、反中微子放出正電子、中微子放出正電子、中微子一個(gè)質(zhì)子變?yōu)橹凶樱懦鲋形⒆右粋€(gè)質(zhì)子變?yōu)橹凶?，放出中微子衰變衰?4140671eCNev5050023221eVTiev

31、5005023122eVeTiv0MeVCo60272.50MeV1.33MeVNi6028 衰變：處于激發(fā)態(tài)的原子核不穩(wěn)定，要向低能態(tài)躍衰變：處于激發(fā)態(tài)的原子核不穩(wěn)定，要向低能態(tài)躍遷，放出遷，放出 光子。光子。 當(dāng)原子核發(fā)生當(dāng)原子核發(fā)生 衰變時(shí)，往往衰變到另一衰變時(shí)，往往衰變到另一原子核的激發(fā)態(tài)。原子核的激發(fā)態(tài)。 放射性衰變定律放射性衰變定律 半衰期半衰期T T1/21/2： 原子核的衰變服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律原子核的衰變服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律- -d dN N = = N N d dt t ( (負(fù)號表示原子核數(shù)目在減小負(fù)號表示原子核數(shù)目在減小) )002tNNN e1/220.693InTN=NN=N0 0e e ( (N N0 0為為t=0t=0時(shí)刻原子核的數(shù)目）時(shí)刻原子核的數(shù)目）t 設(shè)在設(shè)在t t t+t+d dt t 時(shí)間內(nèi)有時(shí)間內(nèi)有d dN N個(gè)原子核發(fā)生個(gè)原子核發(fā)生 衰變，衰變，d dN N與當(dāng)時(shí)存在的原子核數(shù)與當(dāng)時(shí)存在的原子核數(shù)N N成正比，與時(shí)間成正比，與時(shí)間d dt t成正比。成正比。N/N0t1.00.50.25T 2T放射性原子核的指數(shù)衰變規(guī)律放射性原子核的指數(shù)衰變規(guī)律 1932年，居里夫婦用年，居里夫婦用粒子轟擊鈹，粒子轟擊鈹，鋁，硼等元