1、用 NMR 方法校验特斯拉计摘 要：核磁共振（NMR)是近代物理实验中的一个重要实验，可用于精确测量磁场强度。而特斯拉计是最直接的用于测量磁场强度的仪器，但其测量误差较大。本文用了 NMR 方法来校验特斯拉计。关键词：核磁共振，特斯拉计，磁场强度1、引言NMR（Nuclear Magnetic Resonance）为核磁共振。是磁矩不为零的原子核，在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂，共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。核磁共振波谱学是光谱学的一个分支，其共振频率在射频波段，相应的跃迁是核自旋在核塞曼能级上的跃迁。核磁共振适合于液体、固体。如今的高分辨技术，还将核磁用于了半固体及微量样品的研
2、究。核磁谱图已经从过去的一维谱图（1D）发展到如今的二维（2D） 、三维（3D）甚至四维（4D ）谱图，陈旧的实验方法被放弃，新的实验方法迅速发展，它们将分子结构和分子间的关系表现得更加清晰。测量磁场有许多方法，其中用特斯拉计测量是一种简单、方便、快捷的方法。但其精度有限，并且需要做一定的修正（如调零修正） 。2、实验原理NMR 的实验方法可采用两种不同的射频技术：其一是稳态法，用连续的弱射频场用于原子核系统，以观测 NMR 波谱；其二是瞬态法，用脉冲的强射频场作用于原子核系统，以观测核磁矩弛豫过程的自由感应现象。实现核磁共振要把核磁矩不为零的样品至于恒定磁场 中，并在垂直于 方0B0B向施加
3、一角频率为 的交变磁场 ，若满足条件B1oB便发生核磁矩塞曼能级的共振跃迁。上式也叫做共振条件。共振频率的大小与磁场的大小成正比（其中 是原子核的回磁比，反映核结构的参数） 。0B若样品的回磁比 已知，并在共振条件下测出交变频率 ，就可以根据共振条件精确的测出磁场。此测量值可认为是理论值，并可以做为其它磁场测量值的参照值。而特斯拉计是初略测量磁场强度的仪器，用 NMR 的实验方法测出磁场强度是准确值，所以可以用于特斯拉计的校验。3、实验仪器核磁共振仪，水样品，特斯拉计A(NO2002410) ，特斯拉计B（NO2002411）4、 实验过程（1）用 NMR 法测量磁场强度调整好仪器设备，放入水
4、样品进行实验，测出共振时的频率 f 和相应的 I 值；用测得的 f 求出对应的 B 值，作出 I-B 图，并求出 I-B 直线方程。（2）用特斯拉计测量磁场强度.分别用特斯拉计A和特斯拉计B测量电流I对应的B值，作出I-B 图，并求出相应的直线方程。5、实验测量数据与实验数据处理5.1、用 NMR 法确定磁场强度实验数据及结果见表 1 和图 1。表 1：NMR 法测磁场强度f(KHz) 11028.54 11047.22 11067.11 11089.07 11107.02I(A) 1.468 1.471 1.474 1.477 1.479磁场（mT） 259.025 259.464 259.
5、931 260.447 260.8682图 1 NMR 法测磁场所得实验曲线5.2、用特斯拉计测定磁场(1) 特斯拉计 A 测定磁场实验数据及结果见表 2 和图 2表 2：特斯拉计 A 测磁场强度I(A) B(mT)1.201 2121.232 2171.264 2221.299 2281.333 2341.357 2371.389 2431.407 2471.421 2491.434 2511.447 2541.459 2561.488 2581.504 2613图 2 特斯拉计 A 测磁场所得实验曲线(2) 特斯拉计 B 测定磁场实验数据及结果见表 3 和图 3表 3：特斯拉计 B 测磁场
6、强度I(A) B(mT)1.214 2321.241 2361.268 2411.302 2481.331 2531.366 2591.396 2641.421 2691.437 2721.45 2741.467 2771.478 2791.492 2821.503 2844图 3 特斯拉计 B 测磁场所得实验曲线5.3、导出校验公式由表 1、图 1 可知磁场与励磁电流的关系为：B 0 =166.07I+15.199由表 2、图 2 可知特斯拉计 A 磁场与励磁电流的关系为：B 10=165.97I+12.608，由表 2、图 2 可知特斯拉计 B 磁场与励磁电流的关系为：B 11=180.34I+12.684，经计算可得，特斯拉计 A（NO2002410）校验公式为：B= B10+2.591特斯拉计 B（NO2002411）校验公式为：B=0.921B11 +3.5196、结束语通过核磁共振（NMR）方法测出标准的磁场强度 B,对特斯拉计 NO2002410、特斯拉计 NO2002411 进行校验，分别得出相应的校验公式。5参考文献123456
