材料化学分析的物理方法.pdf

维普资讯 实验技术 材料化学分析的物理方法 (Ⅱ) 害 刚 贤÷ 国科学院蜘理研究所 北京 1flO080 能级问的跃迁时，发生共振吸收 (i-e~pa]tllt．~asorp— 3 核碰共振 tion)，表现为吸收曲线上的强峰．仍 以1H 原子核 为例，1．41T磁场下，共振吸收颁率为60MHz． 原子核由一定数量的白旋为1／2的质子和中子 组成 ．其总自旋视原子核的构成而各异 自旋的原子 核象个小磁体．无外加磁场时，原子核的自旋取向是 随机分布的．加上一外磁场 ，则原子核的自旋取向受 磁场的约束出现有规则的分布．以 lH。原子核为 侧．自旋 ，：1／2，在磁场下分为 自旋为 1i2和一1，2 的两个分量 ．能量相差 AE= B， (61 其中B是磁场强度， 是旋磁 比 是原子核的特征 量．测量r旋磁比．就可以确定样品中的元素．这种 方法可以非常灵敏地区分不同的同位素．缺点是某 阁】2 商用棱磁共振仪．样品、磁铁和电磁波探头都艘置在磁屏 些原子核如6c ，核 自旋为零 ．不能够被探测到． 蔽的低温环境中 核磁共振作为一种分析化学技术，既可以分析 成分也可以分析分子结构．由于精确的共振吸收频 率依赖于原子核处局域的有效磁场 ，但这个磁场会 被附近的电荷屏蔽，所以对化学环境敏感+不同分子 中的或同一分子不同配位的同一种原子核，在NMR 谱上会表现为化学位移，且原子核越是电正性的位 移越大．原子核附近的磁场还包括来 自其他原子核 的贡献．原子核之问的相互影响称为自旋 一自旋耦 台(spin—spincoupling)，会引起吸收峰的分裂 (见图 圈 I1 NMR朦理匿噼 磁场下自旋的愿子棱吸收射频屯礁被 I3)． 当电磁泼的能量蟹于时虚磁能缎之差时．发生共振吸收 4 质谱学方法 核磁共振谱探测磁场下原子核对电磁波的吸 收，探测方式既可以在固定磁场下连续改变电磁波 4．1 质谱 的频率，也可以使用固定频率的电磁波但改变磁场 原子的最显著最直观的特征是原子的质量，虽 强度．样品一般应放在液氮环境甚至置于更低温度 + 20∞一07一lc】收到韧稿．2003一lI—I1修 同．第 1邮分刊叠在 下，这是为了降低原子核热涨落引起的能级展宽，提 物‘理}2004f#第4期第282页 高分辨率．当电磁波对应的能量量子激发 了核 自旋 十 E一 l：c钟@ap时 lph 虻 cn