教学型台式核磁共振仪

Gyrolyzer，可测出液态样品在不同地磁场环境下的核磁共振信号，亦可作为分析样品中原子核的旋磁比（Gyromagnetic Ratio）的分析仪。此仪器操作简单、且实验可以观察核磁共振现象，是一款优秀的核磁共振教学实验仪器。下面将介绍Gyrolyzer的实验原理、功能及应用。

原理：原子核携带电荷，当原子核自旋时，核自旋会产生一个磁矩。此时若提供一个外加磁场，则自旋磁矩会裂分成与磁场方向一致（低能量）和与磁场方向相反（高能量），两个方向的分布会因外加磁场的磁场强度的不同而有所不同，进而在与磁场方向一致的方向产生磁化矢量。此时在与磁化矢量垂直的方向施加与原子核进动频率（Larmor频率）相同的脉冲（Pulse B1），使原子核获得能量（原子核的进动频率由外加磁场强度和原子核本身性质决定）而翻转。当脉冲结束后，磁化矢量受到地磁场的作用，会使得偏移的磁化矢量以地磁场为轴做进动（Precession）。由于弛豫（Relaxation）而逐渐恢复到平衡态（地磁场方向），磁化矢量趋于零。而原子核从激发状态回到基态，围绕外加磁场进动。此运动的磁化矢量所产生的交变磁场被一个感应线圈记录下来。此感应信号被称为自由感应衰减曲线（Free Induction Decay）信号。将FID信号经由傅里叶转换（Fourier Transformation）后，即得到核磁共振频谱信号。
 
应用:
实例一：磁旋比测量与地磁场强度的测量
由于核磁共振的共振频率与外加磁场成正比，因此可以在不同的磁场强度下记录样品原子核在不同磁场下的共振频率并作图。经由线性作图得到斜率与截距，分析出样品原子核的磁旋比【斜率】和地球磁场强度【截距】。右图为水样品在不同磁场下的磁共振频率，因为f=Y*（Bcoil+Bearth）。因此，由斜率可得旋磁比为4.253KHz/G,而将截距除以斜率可以得到地球磁场强度为0.417G。
实例二：J-耦合常数的测定
J-耦合常数是指受到邻近原子核自旋的相互作用而导致信号的裂分，与外加磁场之大小无关。当一个原子核自旋所产生的微小磁场会影响到邻近原子核而有了J-耦合常数信号，其裂分所产生之信号间距会受到原子核之间的化学键数量影响，而化学键数决定了分裂的峰与峰的频率差，其差值称为耦合常数（Coupling constants）。本范例的样品是三甲基磷酸﹝（CH₃）₃PO﹞，其结构式如下图所示，由于³¹P与¹H之间的相互作用，氢核磁共振谱发生裂分。 因为两者原子核自旋方向可为同向或反向，所以裂分成两个能态。下图为1.13 Gauss下所测得的NMR FID数据以及经过傅里叶转换后得到的频谱。
可以从频谱中清楚地看出，其NMR值有两个且相隔的频率为11.09Hz即可得到其耦合常数