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Pulsed Nuclear Magnetic Resonance1

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标签: NMR

NMR

核磁共振

核磁共振

成像

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What  we  call  “nuclear  magnetic  resonance”  (NMR)  was  developed  simultaneously  but  independently  by  Edward  Purcell  and  Felix  Bloch  in  1946.  The  experimental  method  and  theoreticalinterpretation  they  developed  is  now  called  “continuous-wave  NMR”  (CWNMR).  A  differentexperimental  technique,  called  “pulsed  NMR”  (PNMR),  was  introduced  in  1950  by  Erwin  Hahn.

Pulsed  NMR  is  used  in  magnetic  resonance  imaging  (MRI).  Purcell  and  Bloch  won  the  NobelPrize  in  Physics  in  1952  for  NMR;  more  recently  NMR  was  the  subject  of  Nobel  Prizes  in  Chemistry  in  1991  and  2002.  We  have  both  NMR  setups  in  the  advanced  labs:  one  is  a  variation  ofthe  CWNMR  method,  and  the  other  is  a  pulsed  NMR  system.

The  physics  underlying  NMR  is  the  same  for  both  the  continuous  and  pulsed  methods,  butthe  information  obtained  may  be  different.  Certainly,  the  words  used  to  describe  what  is  beingdone  in  the  experiments  are  different:  in  the  continuous-wave  case  one  tunes  a  radio-frequencyoscillator  to  “beat”  against  the  resonance  of  a  nuclear  magnetic  moment  in  a  magnetic  field;in  the  pulsed  case,  one  applies  a  sequence  of  RF  pulses  called  π-pulses  (180  degree  pulses)  orπ/2-pulses  (90  degree  pulses)  and  looks  for  “free  induction  decay”  and  “spin  echoes”.

Below,  we  give  a  very  simplified  introduction,  based  on  classical  ideas,  to  the  physics  of  NMR.

More  thorough  discussions,  focusing  on  the  CWNMR  technique,  may  be  found  in  in  the  booksby  Preston  and  Dietz  [1]  and  Melissinos  [2]  (see  references).  In  particular,  the  chapter  in  Prestonand  Dietz  gives  a  nice  description  of  the  connection  between  quantum-mechanical  and  semiclassical  approaches  to  NMR  physics.  For  a  comprehensive  treatment  of  NMR,  see  the  book  bySlichter  [3].

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