波譜核磁共振（核磁共振波譜）和核磁是同一種現(xiàn)象的不同描述方式。

核磁共振是指在外加恒定強磁場和射頻輻射場的作用下，原子核可發(fā)生能級躍遷的現(xiàn)象。當原子核處于低能態(tài)時，可以通過吸收或發(fā)射特定頻率的射頻輻射而躍遷到高能態(tài)，這個特定頻率被稱為共振頻率。核磁共振可以用于確定某種物質(zhì)中不同原子核的數(shù)量和環(huán)境。

而波譜核磁共振是對核磁共振現(xiàn)象進行測量、分析和研究的方法和技術(shù)。它通過記錄射頻輻射的吸收或發(fā)射強度隨頻率的變化，得到核磁共振譜圖。從核磁共振譜圖可以得到關于化合物結(jié)構(gòu)、分子運動、化學環(huán)境等信息。

因此波譜核磁共振和核磁的區(qū)別就是：核磁共振是一種物理現(xiàn)象，而波譜核磁共振是對這一現(xiàn)象進行測量和研究的方法。

波譜核磁共振技術(shù)的應用領域：

【食品農(nóng)業(yè)】

在眾多應用領域之中，食品農(nóng)業(yè)應該是低場核磁共振技術(shù)應用較廣泛的領域了，從國家標準的油料種子含油含水率的測定及固體脂肪含量SFC測定，再到農(nóng)產(chǎn)品、果蔬、畜肉、海產(chǎn)品、乳制品等等，低場核磁共振技術(shù)都有應用。

【高分子材料】

這里所說的高分子材料主要包括：彈性體材料（如橡膠）、非金屬復合材料（如玻璃纖維、碳纖維、有機纖維等）、功能膜材料、納米顆粒、凝膠等多孔材料。檢測范圍主要分為定量和定性研究。

其中定量包括：交聯(lián)密度、橡膠及增塑劑含量、軟硬段比例、氟含量等。

定性包括：硫化、固化、老化過程、降解過程、吸濕過程等。此外還有性能研究：顆粒聚合物相容性、顆粒表面改性、材料吸附性能、聚合物競爭性吸附、親疏水表征等、分散性能等。

【巖石土壤】【生命科學】【石油勘探開發(fā)】等領域的應用，歡迎查看以往文章。

波譜分析主要是以光學理論為基礎，以物質(zhì)與光相互作用為條件，建立物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與電磁輻射之間的相互關系，從而進行物質(zhì)分子幾何異構(gòu)、立體異構(gòu)、構(gòu)象異構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)分析和鑒定的方法。

低場核磁共振是一種物理測試技術(shù)，它利用外部磁場和磁化技術(shù)，對生物樣品中的氫原子進行測量。LFMR技術(shù)的原理基于核自旋磁矩和外磁場之間的相互作用。

當施加外磁場時，生物分子會產(chǎn)生核自旋磁矩，并在外磁場中排列成一定的結(jié)構(gòu)。在這個過程中，一些能量較高的核自旋會被外磁場激發(fā)，形成核自旋磁矩。這些自旋磁矩在外磁場中會產(chǎn)生一定的磁場強度，我們稱之為磁化強度。

當外磁場發(fā)生變化時，生物分子的磁化強度也會隨之變化。這種變化會導致磁共振信號的產(chǎn)生。通過測量這些磁共振信號，我們可以了解生物分子的結(jié)構(gòu)和磁化強度的變化，從而對生物樣品進行分析和研究。

波譜分析與核磁的區(qū)別是什么呢？

波譜分析主要包括紅外光譜、紫外光譜、核磁共振和質(zhì)譜，簡稱為四譜。

自1945年F.Bloch和E.M.Purcell為首的兩個研究小組同時獨立發(fā)現(xiàn)核磁共振現(xiàn)象以來，1H核磁共振在化學中的應用已有50年了。特別是近20年來，隨著超導磁體和脈沖傅里葉變換法的普及，核磁共振的新方法、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如低場核磁共振技術(shù)的發(fā)展，是核磁共振的分析方法和技術(shù)不斷完善，應用范圍日趨擴大，樣品用量減少，靈敏度大大提高。

低場核磁共振技術(shù)的應用方向：

【食品農(nóng)業(yè)】

在眾多應用領域之中，食品農(nóng)業(yè)應該是低場核磁共振技術(shù)應用較廣泛的領域了，從國家標準的油料種子含油含水率的測定及固體脂肪含量SFC測定，再到農(nóng)產(chǎn)品、果蔬、畜肉、海產(chǎn)品、乳制品等等，低場核磁共振技術(shù)都有應用。如果問低場核磁共振技術(shù)是用來研究什么的，用一個詞來總結(jié)就是“水分相態(tài)"，水分相態(tài)將之前大家對水分的研究（之前主要是含水率、水分活度等）擴展到了水分存在狀態(tài)。

【高分子材料】

這里所說的高分子材料主要包括：彈性體材料（如橡膠）、非金屬復合材料（如玻璃纖維、碳纖維、有機纖維等）、功能膜材料、納米顆粒、凝膠等多孔材料。檢測范圍主要分為定量和定性研究。

其中定量包括：交聯(lián)密度、橡膠及增塑劑含量、軟硬段比例、氟含量等。

定性包括：硫化、固化、老化過程、降解過程、吸濕過程等。此外還有性能研究：顆粒聚合物相容性、顆粒表面改性、材料吸附性能、聚合物競爭性吸附、親疏水表征等、分散性能等。

【巖石土壤】、【生命科學】、【石油勘探開發(fā)領域】等領域的應用，可查閱以往發(fā)布的文章了解。

自由感應衰減(free induction decay, FID)是核磁共振現(xiàn)象的表現(xiàn)形式。下面將對核磁共振中的自由衰減信號（FID）進行簡要的介紹。

　　核磁共振設備中會使用若干種不同種類的線圈。主要包括：梯度線圈和射頻線圈兩種，下面簡單介紹下射頻線圈的功能。

　　射頻線圈具有發(fā)射和接收兩個基本功能，包括發(fā)射線圈本接收線圈。發(fā)射線圈的功能是向檢測樣品發(fā)射射頻脈沖，使質(zhì)子的縱向磁化強度矢量發(fā)生翻轉(zhuǎn)。接收線圈的功能是接收樣品的核磁共振信號。

自由感性衰減信號（FID）

　　這里以π/2脈沖為例，在x軸方向通過發(fā)射線圈發(fā)射π/2脈沖，在旋轉(zhuǎn)坐標系內(nèi)，脈沖結(jié)束時，縱向磁化強度矢量M0翻轉(zhuǎn)到xOy平面內(nèi)并位于y‘軸方向。這樣在π/2脈沖以后，可以得到一個橫向磁化強度矢量。Mxy ，在xOy平面的運動是螺旋形衰減，見圖1。若把發(fā)射線圈作為接受線圈，依據(jù)法拉第電磁感應定律可知，當旋轉(zhuǎn)的 Mxy穿過xOy平面內(nèi)位于x軸上的接收線圈，引起拖過線圈磁通量的變化時，就可在接收線圈內(nèi)產(chǎn)生一感應電動勢（或感應電流），這個感應電動勢或感應電流稱為核磁共振信號。

圖1.橫向磁化螺旋式衰減

由于Mxy是一個按正弦規(guī)律振蕩、按指數(shù)規(guī)律衰減，所以接受的信號也是按正弦規(guī)律振蕩，按指數(shù)規(guī)律衰減。信號變化如圖2（a）。因此，這種按正弦規(guī)律振蕩、按指數(shù)規(guī)律衰減的核磁共振信號習慣被稱為自由感應衰減信號（free induction decay）

圖2. FID信號波形

　　需要特別注意的是：由于Mxy以角頻率ω0繞外磁場轉(zhuǎn)動，接收到信號的角頻率也是ω0，即信號的頻率與射頻脈沖相等，也就是產(chǎn)生核磁共振的頻率。當一個較小的縱向磁化強度矢量M0在π/2脈沖作用下翻轉(zhuǎn)到xOy平面內(nèi)，其產(chǎn)生的FID信號見圖2（b），這說明FID信號的大小與π/2脈沖停止后，Mxy初始大小或π/2脈沖作用前縱向磁化強度大小有關，Mxy越大，同一時刻產(chǎn)生的FID信號越強。

　　FID信號是強度隨時間的變化波形，經(jīng)傅立葉變換后偶可得到核磁共振信號強度隨頻率ν變化的波形，即核磁共振譜，如圖3，圖中ν0為共振頻率。

核磁共振實驗教學案例展示：硬脈沖FID 序列測量拉莫爾頻率

圖4.偏振狀態(tài)下的FID信號

圖5.接近共振狀態(tài)下的FID信號

圖6.共振狀態(tài)下的FID信號

（來源：蘇州紐邁分析儀器股份有限公司）

波譜核磁共振就是核磁共振波譜法，與紫外吸收光譜、紅外吸收光譜、質(zhì)譜被人們稱為“四譜"，是對各種有機和無機物的成分、結(jié)構(gòu)進行定性分析的較強有力的工具之一，亦可進行定量分析。

波譜核磁共振技術(shù)的原理：

在強磁場中，某些元素的原子核和電子能量本身所具有的磁性，被分裂成兩個或兩個以上量子化的能級。吸收適當頻率的電磁輻射，可在所產(chǎn)生的磁誘導能級之間發(fā)生躍遷。在磁場中，這種帶核磁性的分子或原子核吸收從低能態(tài)向高能態(tài)躍遷的兩個能級差的能量，會產(chǎn)生共振譜，可用于測定分子中某些原子的數(shù)目、類型和相對位置。

波譜核磁共振技術(shù)的分類：

核磁共振波譜按照測定對象分類可分為：1H-NMR譜（測定對象為氫原子核）、13C-NMR譜及氟譜、磷譜、氮譜等。有機化合物、高分子材料都主要由碳氫組成，所以在材料結(jié)構(gòu)與性能研究中，以1H譜和13C譜應用最為廣泛。

波譜核磁共振技術(shù)在材料領域的應用：

1、定量檢測：橡膠的交聯(lián)密度、軟硬段比例、增塑劑含量、含氟量

2、性能評價：顆粒分散、穩(wěn)定性研究、競爭性吸附性能評價、親疏水表征

3、核磁成像：橡膠及聚合物均一性研究、內(nèi)部裂縫探測

4、可定制不同溫度等：評價橡膠硫化、固化、老化過程、評價材料與液體作用過程