هسته های اتم بسياری ازعناصر مغناطيسی اند، زيرا باردارند؛وچنان رفتار می کنند که گويی درحال چرخش می با شند.اين ويژگی مغناطيسی را می توان با مطالعه نحوه بر هم کنش اين هسته ها با ميدان مغناطيسی اعمال شده،B0 ، بررسی کرد. هسته های هيدروژن(H1) ،کربن(فقط ايزوتوپC13)، نيتروژن (N15 وN14 )،فسفر (P 31) نمونه های از هسته های مغناطيسی هستند.

ساده ترين مورد پديده مغناطيسی شدن هسته ها را در هسته هيدروژن(پروتون) و همچنين هسته کربن-13 (13C) می توان ديد.اين هسته ها همچون مغناطيسهای ميله ای در يک ميدان اعمال شده رفتار می کنند و نظير سوزن قطب نما به همسو شدن با جهت ميدان گرايش دارند اما بر خلاف مغناطيسهای ميله ای و سوزنهای قطب نما؛ که همواره به حالت پايدار همسويی با ميدان می رسند، هسته های مغناطيسی ،نظير13C و H1 محدوديتهای کوانتومی دارند که به دو جهتگيری مختلف مجاز- همسو با ميدان يا نا همسو با ميدان- منجر می شود. روشن است که اين دو جهتگيری از انرژيهای متفاوتی برخوردارند، انرژی موقعيت همسو نسبت به موقعيت نا همسو کمتر است.

در صورتی که نمونه ای حاوی هسته هایH1، در ميدان مغناطيسی خارجی واقع شود،وسپس با فرکانس راديويی مناسب تابش داده شود، خواهيم ديد که هسته ها، با فرکانس راديويی بر هم کنش خواهند داشت.

برخی از هسته های دارای انرژی کمتر، تابش را جذب و به تراز بالاتر حرکت می کنند:يعنی از حالت همسوی با ميدان به حالت نا همسوی با ميدان تغيير وضعيت می دهند.در همان زمان، برخی از هسته های دارای انرژی بالاتر، بر انگيخته می شوند و انرژی منتشر می کنند، وبنابراين، جهتگيری نا همسورا تغيير می دهند و با ميدان همسو می شوند

طيف سنجي رزونانس مغناطيس هسته شامل اندازه گيري ميزان انرژي لازم براي تغييرهسته ها ي اسپين دارازيك جهت گيري پايداربه جهت گيري ناپايدارتردريك ميدان مغناطيسي است. ازآنجاكه هسته ها ي اسپين داردرميدان مغناطيسي درفركانس هاي مختلف تغييرجهت ميدهند،فركانس متفاوتي ازتابش جذبي براي عوض كردن جهتگيري هسته هاي اسپين دارنيازميباشد .فركانسي كه درآن جذب صورت ميگيرد براي تجزيه وطيف سنجي به كاربرده ميشود.

رزونانس مغناطيسي هسته اي براي اولين باردرسال1946به طورمستقل توسط فليكس بلوخ ازدانشگاه استانفورد وادوارد پارسلازدانشگاه هاروارد كشف شد ..آنها توانستند جذب تابش الكترومغناطيسي را كه درنتيجه انتقال تراز انرژي هسته دريك ميدان مغناطيسي قوي صورت مي گيرد ا نشان دهند .اين دو فيزيكدان درسال1952به خاطركارشان موفق به دريافت جايزه نوبل شدند .

درپنج سالة اول پس ازكشف روش رزونانس مغناطيس هسته شيميدانها دريافتند كه محيط مولكول ياجسام برجذب تابش توسط هسته ها درحضوريك ميدان مغناطيسي اثرمي گذاردواين اثرمي تواندبه ساختمان مولكول ارتباط داده شود . ازآن پس رشدروش طيف سنجي تشديدمغناطيسي هسته انفجارآميزبوده است واين روش اثرقابل توجهي درتوسعة شيمي آلي،شيمي معدني وبيو شيمي داشته است.

اجزاءتشكيل دهنده دستگاه

اجزاءمهم يك طيف سنجNMR

1-آهن ربا:

خاصيت مغناطيسی که تعيين کننده فرکانس حرکت تقدمی هسته ها در طيف سنج NMR می باشد در دستگاه واحدهای SI به صورت ميدان القاي مغناطيسی يا چگالی شار مغناطيسی با نماد B، بر حسب تسلا (T) سنجيده می شود.تمامی سازندگان طيف سنجهای NMR، دستگاههای خود را در رابطه با فرکانس پروتون حاصل از دستگاه توصيف می کنند، بنابراين يک طيف سنج NMR،MHz 400،دارای مغناطيس T 4/9 می باشد.

درطيف سنجهاي تجاريNMR هم آهنرباهاي دائمی وهم آهنرباهاي الكترومغناطيسي باابعاد بزرگ مورد استفاده قرارمي گيرند .

مشخصات كاركردي آهنربا به خصوص براي كارهاي با تفكيك بالا،حسا س وپراهميت است.ميدان ايجاد شده بايد درمحوطةحضورنمونه،تا يك قسمت در108همگن باشد و بايد تا درجة مشابهي درزمانهاي كوتاه پايداربماند . براي داشتن چنين خصوصياتي،به ابزارسازي تكامل يافته اي كه مجهزبه ابزارپس خورجهت تصحيح درافت وخيزاست،نيازمي باشد .

2-منبع فركانس راديويي:

علامت حاصل ازيك نوسانگرفركانس راديويي(فرستنده)به داخل يك زوج سيم پيچي كه عمود بر

مسير ميدان نصب شده اند،خورانده مي شود ودرنتيجه يك پرتو تابش قطبيدة مسطح به دست مي آيد.فركانس براي كارباتفكيك بالا،بايد تاحدوديك قسمت در108ثابت باشد . توان خروجي اين منبع كمترازوات است و بايد تا شايدبه مقداريك در صددريك فاصله زماني چندين دقيقه ثابت باشد .

3-آشكارسازوسيستم ثبات :

علامت فركانس راديويي ايجادشده توسط هسته هاي درحال رزونانس، به وسيله سيمپيچي كه ظرف نمونه رااحاطه كرده است وبه صورت عمودبرسيمپيچ منبع قراردارد،آشكارميشود. علامت الكتريكي توليدشده درسيم پيچ ها كوچك است وبايدبه ضريبي برابر105يا بيشترتقويت گردد تابتواند ثبت شود .

4- ظرف نگهدارنده نمونه :

سلول متداول براي نمونه درNMR مركب ازيك لوله شيشه اي به قطر5ميليمتراست كه حدود4/0 ميليمترازمايع درآن قرارميگيرد .لوله هاي كوچكتربراي نمونه هايي باحجم كمترنيزدردسترس است.

كاربردها

1-مطالعه ساختارشيميايي مواد بااستفاده ازNMR يك بعدي

2-مطالعه ساختارمولكولهاي بسيارپيچيده بااستفاده ازNMR دوبعدي

3-تعيين ساختارمولكولهاي موادجامدبااستفاده ازNMR حالت جامد

4-مطالعه فيزيولوژي سلولها وغلظ تدرونياخته هاي سلولي

5- مطالعه دینامیک و تعیین مکانیسم واکنش ها

6- مطالعه مغناطیسی جهت ترکیبات پارا مغناطیس

7-آنالیز کمی ترکیبات