3 磁共振物理課后習(xí)題答案

1、第三章 磁共振物理習(xí)題三解答3-1 以下是原子質(zhì)量數(shù)與原子序數(shù)的幾種組合,使原子核的自旋為零的組合是（ ）A奇數(shù)，奇數(shù) B奇數(shù)，偶數(shù) C偶數(shù)，奇數(shù) D偶數(shù)，偶數(shù)分析：原子核的自旋量子數(shù)的取值由原子核內(nèi)部的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)決定。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都為偶數(shù)的原子核，其自旋；質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都為奇數(shù)的原子核，其自旋為整數(shù)；質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)有一個(gè)為奇數(shù)，一個(gè)為偶數(shù)的原子核，其自旋為半整數(shù)。正確答案：C3-2 原子核磁矩與靜磁場(chǎng)的夾角增加，是由于（ ）A原子核從外界吸收能量 B原子核向外放出能量C系統(tǒng)能量保持不變 D以上說(shuō)法都不對(duì)分析：在穩(wěn)定狀態(tài)下原子核磁矩與靜磁場(chǎng)的夾角保持不變；當(dāng)外界施加的電磁波的頻

2、率正好和原子核在靜磁場(chǎng)的旋進(jìn)頻率相同時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生核磁共振。發(fā)生核磁共振時(shí)，核系統(tǒng)吸收外界電磁波能量躍遷到高能態(tài)，而在微觀來(lái)看原子核磁矩就會(huì)在電磁波的磁矢量作用下偏離磁場(chǎng)方向，即夾角增大。正確答案：A 3-3 I=3的磁性核在靜磁場(chǎng)中有 種取向。A3 B5 C6 D7答：磁性核在靜磁場(chǎng)中存在2I+1種可能的取向。正確答案：D 3-4 氫核在靜磁場(chǎng)中進(jìn)動(dòng)時(shí)，其自旋角動(dòng)量 。A不發(fā)生變化 B大小不變，方向改變C大小改變，方向不變 D大小改變，方向也改變分析：在靜磁場(chǎng)的作用下，自旋會(huì)有特定的空間取向，使得和靜磁場(chǎng)存在特定的夾角；靜磁場(chǎng)與自旋間的相互作用還會(huì)產(chǎn)生一施加在上的力矩，此力矩會(huì)使得以?shī)A角在以靜

3、磁場(chǎng)為軸（z方向）的圓錐面上以恒定的角速度旋進(jìn)，在旋進(jìn)過(guò)程中大小保持不變，但方向時(shí)時(shí)在改變。 正確答案：B 3-5 磁化強(qiáng)度矢量偏離的角度和所施加的RF脈沖有關(guān)，加大RF脈沖強(qiáng)度，角度 ；縮短RF脈沖的持續(xù)時(shí)間，角度 。A減小，減小 B增大，增大 C減小，增大 D增大，減小分析：在RF脈沖的作用下，樣品產(chǎn)生了磁共振，其宏觀表現(xiàn)就是樣品的磁化強(qiáng)度矢量偏離靜磁場(chǎng)方向角度，角的大小取決于RF脈沖的強(qiáng)度及作用時(shí)間。加大RF脈沖強(qiáng)度，角增大；縮短RF脈沖的持續(xù)時(shí)間，角減小。正確答案：D3-6 在核磁共振的馳豫過(guò)程中，偏離平衡狀態(tài)的程度越 ，則恢復(fù)到平衡狀態(tài)的速度越 。A小，快 B大，慢 C大，快 D都不

4、是 分析：Bloch從實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，弛豫過(guò)程中磁化強(qiáng)度偏離平衡狀態(tài)的程度越大，則其恢復(fù)的速度就越快。正確答案：C 。3-7 90°RF脈沖過(guò)后，將作 ，將作 。A指數(shù)衰減，指數(shù)衰減 B指數(shù)增加，指數(shù)增加C指數(shù)衰減，指數(shù)增加 D指數(shù)增加，指數(shù)衰減 分析：90°RF脈沖過(guò)后，將指數(shù)衰減，將指數(shù)增加。正確答案：C 3-8 化合物C3H5Cl3， MRS圖譜上有3組峰的結(jié)構(gòu)式是：（ ） ACH3-CH2-CCl3 BCH3-CCl2-CH2Cl CCH2Cl-CH2-CH2Cl DCH2Cl-CH2-CHCl2分析：上述答案中只有D含有三個(gè)不同的含氫基團(tuán)，分別是CH2Cl、CH2和CH

5、Cl2，屬于這三個(gè)基團(tuán)的氫核，由于它們的結(jié)合狀態(tài)不同，其化學(xué)位移也不相同，結(jié)果產(chǎn)生了與這三種氫核相對(duì)應(yīng)的三條共振吸收譜線。正確答案：D3-9 在100MHz儀器中，某質(zhì)子的化學(xué)位移d=1ppm，其共振頻率與TMS相差：A100Hz B1 000Hz C1Hz D10Hz 分析：1ppm×100MHz = 100Hz 。正確答案：A3-10 樣品的磁化強(qiáng)度矢量與哪些量有關(guān)？ 答：樣品的磁化強(qiáng)度矢量與樣品內(nèi)自旋核的數(shù)目、靜磁場(chǎng)的大小以及環(huán)境溫度有關(guān)。樣品中自旋核的密度越大，則越大；靜磁場(chǎng)越大，也越大；環(huán)境溫度越高，越小。3-11 什么時(shí)候可以觀察持續(xù)穩(wěn)定的核磁共振吸收信號(hào)？答：一般，觀察

6、核磁共振信號(hào)是測(cè)量樣品受激躍遷時(shí)所吸收的外加交變磁場(chǎng)的能量，從每秒受激躍遷造成的由下能級(jí)躍遷的凈粒子數(shù)可求出樣品每秒吸收的能量，共振吸收信號(hào)的強(qiáng)度就正比于。受激躍遷使得高、低能態(tài)上的氫核數(shù)之差趨向于零,而熱弛豫躍遷則會(huì)使得高、低能態(tài)上的氫核數(shù)之差趨向于玻爾茲曼熱平衡分布。當(dāng)高、低能態(tài)上的氫核數(shù)之差隨時(shí)間的變化率為零時(shí)，系統(tǒng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，可以持續(xù)觀察穩(wěn)定的核磁共振吸收信號(hào)。3-12 為什么會(huì)隨環(huán)境溫度的升高而增長(zhǎng)？答：自旋核處于不同的分子環(huán)境中有不同的共振頻率，這樣自旋核就有一定的共振頻率范圍，而樣品熱弛豫躍遷的電磁波譜范圍是很寬的，但總有一部分和自旋核共振頻率范圍相重疊，總的趨勢(shì)是當(dāng)環(huán)境溫度越高時(shí)重疊的部分越小，樣品內(nèi)發(fā)生的受激輻射的概率減少，從而使延長(zhǎng)。3-13 90°RF脈沖過(guò)后，磁性核系統(tǒng)開(kāi)始向平衡狀態(tài)恢復(fù)，在這個(gè)過(guò)程中，恢復(fù)到零時(shí)是否同時(shí)恢復(fù)到到？為什么？答：恢復(fù)到零時(shí)不會(huì)同時(shí)恢復(fù)到到，因?yàn)榭v向弛豫和橫向弛豫是兩個(gè)完全獨(dú)立的過(guò)程，它們產(chǎn)生的機(jī)制是不同的。一般同一組織的遠(yuǎn)比長(zhǎng)，也就是說(shuō)橫向磁化在RF脈沖停止后很快完成弛豫而衰減為零，但縱向磁化的恢復(fù)卻需要較長(zhǎng)時(shí)間才能完成。3-14 180°RF脈沖過(guò)后,磁性核系統(tǒng)開(kāi)始向平衡狀態(tài)恢復(fù)，在這個(gè)過(guò)程中，和會(huì)經(jīng)歷一個(gè)怎樣的變化過(guò)程？ 答：180