1、NM-2型核磁共振實驗裝置使用說明本裝置是由永久磁鐵、掃場線圓、探頭由電路盒和樣品盒組成、小變壓器、可調變壓器、數字頻率計組成,它們與用戶自備的示波器連接的方框圖見圖1。永久磁鐵內含掃場線圈,底座內裝有220V/6V小變壓器的外觀見圖2。1.永久磁鐵,2.掃場線圈,3.電路盒,4.線圈及樣品, 6.示波器.7.。一220V可謂變壓器,822OV/6V變壓器 圖1核磁共振實驗裝置方框圖一、 永久磁鐵本裝置的磁場由永久磁鐵產生。永久磁鐵選用國內開發生產的釹鐵硼高性能的恒磁材料,使磁鐵具有體積小、場強強、矯頑力大的優點。而且磁靴的面積大,增大了磁靴直徑與磁場間隙的比值,提高了均勻性,從而允許采用體積

2、較大的樣品,增強了磁共振信號.永久磁鐵采用O形結構,外殼用軟鐵材料做成,外殼開有一小口使樣品盒能插入磁隙中.永久磁鐵安放在金屬底座上,并使開口朝上。二、 掃場及掃場電源 本裝置用掃場的方法觀察共振信號,掃場由安裝在磁鐵內部并固定在兩個磁極上的掃場線圈產生.掃場線圄由5OHz的市電經0-220V可調變壓器和一個220V/6V的小變壓器隔離、降壓后供電并利用可調變壓器改變掃場的幅度.掃場線圈的引線與220V/6V小變壓器的低壓輸出端連接在一起。底座后方備有"交流0-220V輸入"引線,底座前方備有"掃場輸出"插座和"相移調節"旋鈕.&qu

3、ot;掃場輸出"提供"選做實驗2”時示波器的X端輸入電壓信號（參見附錄三）。由此插座至示波器X端的連接電纜由用戶自備。 圖2永久磁鐵外觀三、 探頭探頭是實驗裝置的核心部分.其外形如圖3所示。電路盒正面 電路盒背面 樣品盒內部結構1. 頻率調節旋鈕,2.幅度調節旋鈕,3.電源開關,4.頻率測試端.5.檢波輸出端,6.連接桿.7.樣品盒.8.樣品.9.線圈,10.固定物料.11.同軸電纜.圖3探頭的外形 探頭由電路盒及下方的樣品盒7組成.電路盒與樣品盒通過銅管(6連接固定在一起。樣品盒內繞在樣品上的線圈既是射頻場的發射線圈又是共振信號探測線圈:電路盒前面板除電源開關3外,還有兩

4、個十圈電位器1和(2,分別用來調節射頻場的頻率和幅度:電路盒的后面板上的"頻率測試"端(4用來與數字頻率計的輸入端連接,由數字頻率計指示射頻場的頻率,后面板上的"檢波輸出"端(5用來與示波器的縱軸輸入端連接,用來觀察共振信號。使用時把電路盒安放在磁鐵上方的平臺上并使下端的樣品盒插入磁鐵的開口處進入磁隙,平臺前面有標尺用來指示電路盒右端在平臺上的位置。 電路盒中采用了結型場效應管及低噪聲、低功耗的組件,并采用機內電池供電, 大大減少了噪聲和干擾,使弱信號也有足夠的信噪比,整機穩定可靠,易于調節。為避免更換樣品時容易出現的各種問題,保證教學的順利進行,本裝置

5、的每一個樣品都單獨使用一個電路盒,并且使樣品盒與電路盒固定連接在一起,使測量裝置可 靠,數據穩定.本裝置提供兩個探頭,樣品分別為液態的水(摻有三氯化鐵)和固態的聚四氟乙烯。圖4a是用本裝置在示波器上觀察到的水中質子的共振信號,(b 是固態聚四氟乙烯中氟核的共振信號。 （a）水中質子的共振信號 （b）聚四氟乙烯中氟核的共振信號圖4共振信號波形2第二章 技術特性（略）一、 永久磁鐵：1. 磁場強度：0.5T2. 磁極直徑：65mm3. 磁隙寬度：大約13mm4. 均勻性：中心位置（5mm3）范圍內優于10-55. 溫度系數：-0.11%K-1 二、 掃場1. 掃場線圈阻抗：R=4，L=35mH2.

6、 小變壓器：220V/6V3. 可調變壓器：輸入220V，輸出0-240V，0.5KVA三、 探頭、（兩個）1 樣品配置：其一為水（摻有三氯化鐵），其二為聚四氟乙烯2 中心頻率：調節在由配用的磁鐵和樣品決定的數值附近3 頻率調節范圍：大于中心頻率×（1±10%）4 頻率穩定性：衰減<10-5/min(用機內電池) 衰減<10-6/min(用外接6節1號電池)說明：頻率的緩慢減小是由于電池的放電過程中端電壓下降所致。實際操作時讀數僅需幾秒鐘，因此可靠讀數不少于5位（機內電池）或6位（用外接6節1號電池）。5 電源：工作電壓9V，工作電流約10Ma。用戶可改用 6節

7、1號電池，具體辦法見第三章中“注意事項”第一條。四、 數字頻率計（本裝置采用多功能計數器的頻率測試功能）輸入阻抗1M，頻率范圍50MHz，靈敏度優于20mVrms五、 對配套示波器的要求 20 MHz，若要作選做實驗2（參看附錄三）需用雙蹤示波器。第三章測量方法和注意事項一、 測量方法和步驟1. 小心地將樣品為水的探頭下端的樣品盒通過磁鐵上方平臺的開口插入磁隙中, 輕輕地把電路盒安放在平臺上,左右移動電路盒,使之大致處于中間位置。2. 將電路盒后面板的"頻率測試"端與數字頻率計連接并把頻率計選擇在輸入信號不衰減位置:把電路盒后面板的"檢波輸出"端與示波器

8、的縱軸信號輸入端連接,并把示波器的掃描速度旋鈕調節在5ms/格的位置,縱向放大旋鈕調節在0.lV/格或02V/格的位置。3. 打開電路盒電源開關,調節幅度調節旋鈕,使頻率計有頻率讀數。這時在示波器上能觀察到噪聲信號.4. 斷開可謂變壓器的電源,把可調變壓器的輸出端與底座后方"交流0-220V輸入"端的連接線連接在一起,然后接通可調變壓器的電源并把輸出電壓調到100V左右。5. 利用電路盒上的"頻率調節"旋鈕緩慢改變頻率并同時監視示波器。當示波器上出現質子的共振信號后,在平臺上左右移動電路盒,尋找使共振信號幅度最大、尾波中振蕩次數最多的位置(為便于比較,此

9、時可調節示波器的掃描速度旋鈕,把尾波適當展開),從而使樣品處于磁場中最均勻的地方。保持這時電路盒的左右位置并記下電路盒右端在平臺標尺上的讀數。 6. 適當調節幅度旋鈕,使共振信號幅度達到最大或較大數值(注意:調節"幅度旋鈕"時,實質上是調節振蕩管的工作電流,從而改變振蕩管的極間電容,對頻率有影響,因此要相應調節"頻率調節"旋鈕進行補償,使頻率保持不變.7. 逐步降低可調變壓器的輸出電壓以逐步減少掃場幅度.在減少掃場幅度過程中要相應調節頻率,使示波器上的共振信號保持間隔為lorns的均勻排列。當掃場幅度已盡可能減小時,而且共振信號保持為間隔為lOms的均勻

10、排列時,記下頻率計此時的讀數,這個讀數就是與樣品所在位置的磁場對應的質子的共振頻率。關于現象觀察及測量誤差估計的進一步要求可參看"教學參考內容"(附錄三.8. 用樣晶為固態聚四氟乙烯的探頭代替樣品為水的探頭,并使電路盒放在同樣位置。由于此樣品信號較弱,可把示波器的縱向放大旋鈕放在2OmV/格或5OmV/格的位置,把可調變壓器的輸出電壓調節在100V位置,打開電路盒電源開關并調節頻率,找到共振信號后重復步驟6和7.二、 注意事項1. 為減少干擾和使用方便,本機通常使用機內9V集成電池作為電源,其容量較小,因此探頭不使用時應立即關閉電源以免電池損耗。由于機內電池容量小,使用過程

11、中端電壓會緩慢下降:此外,由于頻率計讀數精度高,因此即使"頻率調節"旋鈕位置固定不動,電池端電壓的下降也會使頻率計讀數最后一、兩位緩慢減小,這是正常現象。因此當調節頻率使示波器上共振信號均勻排列時應立即讀數。 如果用戶要使用比較穩定的、容量較大的電池(如六節一號電池,電路盒內線路板右側備有外接電源插孔,隨機還附有一個配套的插頭.用戶可取下電路盒的機罩,在機罩右側與外接電源插孔相應位置打一個10的圓孔供外接電池的插頭插入。外接電源插頭的外柱接電池負極,內芯接正極。注意,請匆使用常規亙流穩壓電源代替電池,以免影響信噪比或由于電網引入的瞬時脈動燒毀電路的元器件.2. 當發現信號幅度明顯減小或頻率偏低達不到調節要求時應檢查電池。當電池端 電壓小于85V時應及時更換.3. 樣品封裝在樣品盒內,請勿打開或擠壓樣品盒以免損壞兩側的屏蔽銅片。隨機附有樣品盒的屏蔽銅片4枚，若樣品盒的屏蔽銅片脫落，可用小刀輕輕刮去銅環上的殘余干膠，用酒精擦洗干凈，用萬能膠沾上備用的銅片。4. 永久磁鐵的磁場交貨以前已經調好，只有當信噪比嚴重下降并確信其它部分無問題（如確實有掃場、電池電壓正常、探頭正常工作、頻