西安交大創(chuàng)新物理實驗綜述報告題庫

1、創(chuàng)新物理實驗綜述報告創(chuàng)新物理實驗綜述報告碩4006班周陽31140080031磁共振系列實驗磁共振系列實驗11詞條解釋詞條解釋外文名：SpinMagicResonancePhenomenon磁共振指的是自旋磁共振（spinmagicresonance）現(xiàn)象。其意義上較廣，包含核磁共振(nuclearmagicresonanceNMR)、電子順磁共振（electronparamagicresonanceEPR）或稱電子自旋共振（elect

2、ronspinresonanceESR）。此外，人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｕf的磁共振，是指磁共振成像（MagicResonanceImaging，MRI），其是利用核磁共振現(xiàn)象制成的一類用于醫(yī)學(xué)檢查的成像設(shè)備。12發(fā)展簡史發(fā)展簡史磁共振是在固體微觀量子理論和無線電微波電子學(xué)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上被發(fā)現(xiàn)的。1945年首先在順磁性Mn鹽的水溶液中觀測到順磁共振，第二年，又分別用吸收和感應(yīng)的方法發(fā)現(xiàn)了石蠟和水中質(zhì)子的核磁共振；用波導(dǎo)諧振腔方法發(fā)現(xiàn)了Fe、Co

3、和Ni薄片的鐵磁共振。1950年在室溫附近觀測到固體Cr2O3的反鐵磁共振。1953年在半導(dǎo)體硅和鍺中觀測到電子和空穴的回旋共振。1953年和1955年先后從理論上預(yù)言和實驗上觀測到亞鐵磁共振。隨后又發(fā)現(xiàn)了磁有序系統(tǒng)中高次模式的靜磁型共振（1957）和自旋波共振（1958）。1956年開始研究兩種磁共振耦合的磁雙共振現(xiàn)象。這些磁共振被發(fā)現(xiàn)后，便在物理、化學(xué)、生物等基礎(chǔ)學(xué)科和微波技術(shù)、量子電子學(xué)等新技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用。例如順磁固體量子

4、放大器，各種鐵氧體微波器件，核磁共振譜分析技術(shù)和核磁共振成像技術(shù)及利用磁共振方法對順磁晶體的晶場和能級結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)和生物分子結(jié)構(gòu)等的研究。原子核和基本粒子的自旋、磁矩參數(shù)的測定也是以各種磁共振原理為基礎(chǔ)發(fā)展起來的。磁共振成像技術(shù)由于其無輻射、分辨率高等優(yōu)點被廣泛的應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)研究。一些先進的設(shè)備制造商與研究人員一起，不斷優(yōu)化磁共振掃描儀的性能、開發(fā)新的組件。例如：德國西門子公司的1.5T超導(dǎo)磁共振掃描儀具有神經(jīng)成像組件

5、、血管成像組件、心臟成像組件、體部成像組件、腫瘤程序組件、骨關(guān)節(jié)及兒童成像組件等。其具有高分辨率、磁場均勻、掃描速度快、噪聲相對較小、多方位成像等優(yōu)點。13基本原理基本原理磁共振（回旋共振除外）其經(jīng)典唯象描述是：原子、電子及核都具有角動量，其磁矩與相應(yīng)的角動量之比稱為磁旋比γ。磁矩M在磁場B中受到轉(zhuǎn)矩MBsinθ（θ為M與B間夾角）的作用。此轉(zhuǎn)矩使磁矩繞磁場作進動運動，進動的角頻率ω=γBωo稱為拉莫爾頻率。由于阻尼作用，這一進動運動會

6、很快衰減掉，即M達到與B平行，進動就停止。但是，若在磁場B的垂直方向再加一高頻磁場b（ω）（角頻率為ω），則b（ω）作用產(chǎn)生共振頻率則在射頻頻段。這是因為原子核質(zhì)量與電子質(zhì)量之比至少1836倍的緣故。雖然觀測這兩類磁共振分別應(yīng)用微波技術(shù)和無線電射頻技術(shù)，但其實驗裝置的組成與測量原理卻是類似的。磁共振實驗裝置由微波（或射頻）源、共振系統(tǒng)、磁場系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)組成，如圖3。微波（或射頻）源產(chǎn)生一定角頻率ω（或頻率掃描）的電磁振蕩，送到裝有樣品

7、的共振系統(tǒng)（共振腔或共振線圈），共振系統(tǒng)中的高頻磁場bω[回旋共振時為電場E（ω）]與磁場系統(tǒng)產(chǎn)生的恒定磁場B垂直，當(dāng)保持源的頻率不變而改變恒定磁場強度（磁場掃描），或保持恒定磁場強度不變而改變源的頻率（頻率掃描），達到共振條件ω=γH時，檢測系統(tǒng)便可測得樣品對高頻電磁能量的吸收Pa與磁場B（或頻率ω）的關(guān)系，即共振吸收曲線如圖4a。在共振信號微弱（例如核磁共振或順磁共振）的情況下，可以采用調(diào)制技術(shù)，測量共振吸收微分曲線，以提高檢測靈敏

8、度。磁共振的重要參數(shù)是發(fā)生最大共振吸收的共振磁場Bo、共振線寬（相應(yīng)于最大共振吸收一半的磁場間隔）ΔB、共振吸收強度（最大吸收P或共振曲線面積）和共振曲線形狀（包括對稱性和精細結(jié)構(gòu)等）。當(dāng)共振曲線為洛倫茲線型時，共振微分曲線的極值間隔ΔBpp與共振線寬ΔB具有簡單的關(guān)系：。在采用頻率掃描代替磁場掃描時，相應(yīng)的共振曲線和參數(shù)中的磁場B都換為角頻率ω，如共振頻率ωo，共振線寬Δω等。在特殊情況下，還可以采用脈沖源、傅里葉變換、多次累積等技術(shù)

9、來提高靈敏度或分辨率等。2超聲波超聲波21詞條解釋詞條解釋外文名：ultrasonic(waves)超聲波是一種頻率高于20000赫茲的聲波，它的方向性好，穿透能力強，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠，可用于測距、測速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。在醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)上有很多的應(yīng)用。超聲波因其頻率下限大于人的聽覺上限而得名?？茖W(xué)家們將每秒鐘振動的次數(shù)稱為聲音的頻率，它的單位是赫茲(Hz)。我們?nèi)祟惗淠苈牭降穆暡l率為20H

10、z20000Hz。因此，我們把頻率高于20000赫茲的聲波稱為“超聲波”。通常用于醫(yī)學(xué)診斷的超聲波頻率為1兆赫茲30兆赫茲。理論研究表明，在振幅相同的條件下，一個物體振動的能量與振動頻率成正比，超聲波在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)質(zhì)點振動的頻率很高，因而能量很大.在中國北方干燥的冬季，如果把超聲波通入水罐中，劇烈的振動會使罐中的水破碎成許多小霧滴，再用小風(fēng)扇把霧滴吹入室內(nèi)，就可以增加室內(nèi)空氣濕度，這就是超聲波加濕器的原理。如咽喉炎、氣管炎等疾病，

11、很難利用血流使藥物到達患病的部位，利用加濕器的原理，把藥液霧化，讓病人吸入，能夠提高療效。利用超聲波巨大的能量還可以使人體內(nèi)的結(jié)石做劇烈的受迫振動而破碎，從而減緩病痛，達到治愈的目的。超聲波在醫(yī)學(xué)方面應(yīng)用非常廣泛，可以對物品進行殺菌消毒。22產(chǎn)生原理產(chǎn)生原理聲波是物體機械振動狀態(tài)（或能量）的傳播形式。超聲波是指振動頻率大于20000Hz以上的，其每秒的振動次數(shù)（頻率）甚高，超出了人耳聽覺的一般上限（20000Hz），人們將這種聽不見的聲