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NMR波譜儀的工作原理基于核磁共振(NMR)現(xiàn)象。當(dāng)原子核(如氫核^1H、碳核^13C等)處于強(qiáng)磁場(chǎng)中時(shí)，它們會(huì)發(fā)生能級(jí)分裂。當(dāng)外加射頻場(chǎng)的頻率與原子核自旋進(jìn)動(dòng)的頻率相同時(shí)，射頻場(chǎng)的能量會(huì)被原子核吸收，導(dǎo)致核能級(jí)的躍遷，從而產(chǎn)生NMR信號(hào)。通過(guò)測(cè)量NMR信號(hào)的頻率、強(qiáng)度和分布等信息，可以獲得有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和組成的重要信息。
NMR波譜儀主要由以下幾部分構(gòu)成：
磁體系統(tǒng)：提供穩(wěn)定、均勻的強(qiáng)磁場(chǎng)，使原子核發(fā)生能級(jí)分裂。常見的磁體類型有永磁體、超導(dǎo)磁體等。
射頻系統(tǒng)：包括射頻發(fā)射器和接收器，用于產(chǎn)生和接收NMR信號(hào)。射頻發(fā)射器產(chǎn)生與原子核自旋進(jìn)動(dòng)頻率相匹配的射頻場(chǎng)，而射頻接收器則用于檢測(cè)NMR信號(hào)。
樣品系統(tǒng)：包括樣品管、樣品臺(tái)和溫控系統(tǒng)等，用于裝載和控制樣品。樣品管通常由玻璃或塑料制成，要求具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：包括數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)和軟件等，用于采集、處理和分析NMR信號(hào)。通過(guò)軟件，用戶可以對(duì)NMR譜圖進(jìn)行基線校正、峰積分等處理，并獲得有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和組成的信息。
NMR波譜儀的主要技術(shù)指標(biāo)包括磁場(chǎng)強(qiáng)度、分辨率、靈敏度等。其中，磁場(chǎng)強(qiáng)度通常以特斯拉(Tesla)為單位，決定了NMR信號(hào)的頻率范圍和分辨率。分辨率反映了NMR譜圖中相鄰譜線的可分辨程度，通常以赫茲(Hz)為單位。靈敏度則表示NMR波譜儀檢測(cè)NMR信號(hào)的能力，通常以信噪比(S/N)或信號(hào)強(qiáng)度(S)與噪聲強(qiáng)度(N)的比值表示。
NMR波譜儀在化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。在化學(xué)領(lǐng)域，可用于有機(jī)物、無(wú)機(jī)物的結(jié)構(gòu)分析，如官能團(tuán)識(shí)別、構(gòu)象分析、分子間相互作用等。在生物領(lǐng)域，可用于蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子的結(jié)構(gòu)分析和功能研究。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，可用于藥物研發(fā)、代謝研究以及醫(yī)學(xué)影像等方面。在材料科學(xué)領(lǐng)域，可用于研究材料的組成、結(jié)構(gòu)和性能等。
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