核磁共振(NMR)原理

以氢核为例，由于带电核的旋转，会产生一个微小的磁场，一般而言，自旋杂乱无章，但若将其置于较强磁场中，其必定沿着磁场的方向重新排列，当核的自旋轴偏离了外加磁场的方向时，核自旋产生的磁场即会与外磁场相互作用，使原子核除了自旋之外，还会沿着圆锥形的侧面围绕原来的轴摆动，（类似于陀螺的摆动），这种运动方式称为进动。自旋核角速度ω₀，外加磁场磁感应强度B₀和进动频率ν₀满足关系：

ω₀=2πν₀=γB₀

氢核置于外加磁场中会产生两种取向，分别是m=1/2和m=-1/2，前者取向与磁场方向相同，后者与磁场方向相反，故前者能量较低，能量差为：

ΔE=2μB₀

此时如果存在一个射频场，频率等于进动频率，则原子核就会与之发生共振，吸收能量使核跃迁到较高能态，这种现象就是核磁共振。由于不同原子核发生共振的频率各不相同，因而可利用这些差距来鉴别各种元素和同位素。这里需要注意的是，高能态的原子核会通过弛豫过程回复到低能态，从而可以保持共振吸收峰有稳定的信号。