핵 자기 공명이란?

모든 자성 핵은 핵 자기 공명 또는 NMR이라고 불리는 특성이 자기장 내에있을 때 그리고 다른 특정 조건이 충족 될 때 보유합니다. 이러한 원칙에 따라 다양한 유형의 기술이 개발되었습니다. 여기에는 다양한 유형의 의료 영상 및 분광법이 포함됩니다.

핵 자기 공명은 진동하는 전자기 펄스가 자기장 내의 핵에 가해질 때 개별 핵이 에너지를 흡수 한 다음 특정 패턴으로 그 에너지를 방출한다는 사실에 달려 있습니다. 에너지 흡수 및 방출 패턴은 다른 변수뿐만 아니라 자기장의 강도에 달려 있습니다. 이러한 패턴을 조사함으로써 물리학자는 원자핵의 양자 역학적 특성을 조사 할 수있다. 화학자들은 NMR 기술을 사용하여 샘플의 화학적 및 구조적 조성을 탐색 할 수 있으며, 의학에서 핵 자기 공명 기술은 흔히 사용되는 의료 영상 장비의 기초입니다.

모든 NMR 기술은 spin 이라는 속성에 의존합니다. 주어진 원자핵이 스핀을 갖는지 여부를 결정할 때, 원자의 핵자 수가 계산됩니다. 핵자는 양성자와 중성자에게 주어진 총칭입니다. 핵에있는 양성자와 중성자의 수가 홀수이면, 핵의 스핀 양은 0보다 큽니다. 그러므로 그 핵은 스핀의 성질을 가지고 있다고합니다. NMR 기술을 사용하여 스핀을 보유한 모든 핵을 검사 할 수 있습니다.

핵 자기 공명 분광법에서, 핵 자기 공명 분광계 (nuclear magnetic resonance spectrometer)라고하는 기계는 주어진 샘플 내 핵의 유형, 수 및 배열에 대한 정보를 얻기 위해 사용됩니다. 예를 들어, 화학자에 의한 NMR 스펙트럼의 분석은 샘플 내에 존재하는 상이한 유형의 화학 물질 및 존재하는 상이한 분자의 구조에 대한 정보를 제공 할 수있다. 예를 들어, NMR 분광법은 핵산 및 단백질이 어떻게 구성되는지 이해하는 데 도움이되었으며 이들 분자가 어떻게 기능하는지에 대한 단서를 제공합니다.

핵 자기 공명 영상의 기초는 다른 분자의 공명 주파수가 그들에 적용되는 자기장의 강도에 비례한다는 사실에 의존합니다. 샘플이 진동 자기장 내에 배치 될 때, 샘플 내의 핵의 공명 주파수는 그 필드 내의 위치에 따라 달라집니다. 그런 다음 이러한 변형을 사용하여 샘플 자체의 그림을 만들 수 있습니다.

의학에서이 기술은 일반적으로 자기 공명 영상 또는 MRI로 알려져 있습니다. 이 의료 영상 장비는 자기장을 사용하여 물에 존재하는 수소 원자를 정렬합니다. 인체에 많은 양의 물이 포함되어 있기 때문에 이런 식으로 수소 원자를 정렬하면 신체의 내부 구조를 파악할 수있는 충분한 정보가 생성됩니다. 스핀의 소유는이 기술에서 중요한 개념입니다. 이것은 스핀을 갖는 수소 원자가 결합 된 다른 유형의 분자, 심지어 그들이 위치한 분자의 유형에 따라 자기장에 다르게 반응하기 때문입니다.

NMR 기술에는 다른 많은 이론적이고 실용적인 응용 프로그램이 있습니다. 석유 및 천연 가스 산업은 NMR 기술을 사용하여 이러한 연료의 침전물을 찾기 위해 지구의 암석을 탐사하는 데 도움을줍니다. 샘플 검사에서 NMR 기술의 가장 중요한 용도 중 하나는 샘플을 파괴하지 않고 수행한다는 것입니다. 즉, NMR 테스트는 위험이 줄어든 섬세하거나 위험한 샘플에 대해 수행 할 수 있습니다.