NMR 핵자기 조사

소개글

NMR 핵자기 조사에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. NMR이란?
2. NMR의 원리
3. 스핀 양자수
4. H-NMR
5. NMR의 사용
6. 참고문헌

본문내용

디오파 발신 장치(radio frequency generator 또는 oxeillator), 라디오파 검출기 및 기록 장치(Rf detector 및 recorder), 시료 탐침 장치(sample probe)의 다섯 가지 부분으로 구성되어 있다.
①. 자석
NMR에서 가장 중요한 부분은 강하고 균일한 자기장을 형성해 주는 자석이다. 자석의 세기와 균일성은 NMR 분광기의 강도, 분해능 및 제현성에 직접적으로 영향을 주는 요인이며 자기장이ㅡ 세기를 증가시키면 일반적으로 강도와 분해능이 증가한다.
자석은 영구 자석, 일반적인 전자석, 그리고 초전도 솔레노이드 등의 세 가지 형태가 있으며, 자기장의 세기도 7000~110,000 gauss 범위의 여러 가지가 있으나, PNMR에서는 주로 14.092 gauss의 세기를 가지는 영구 자석이 주로 사용되고 있다.
대부분의 자석은 균일성, 즉 안정성을 유지하기 어렵다. 그러므로 자기장의 균일성을 유지하기 위해서는 자기장 변화의 보정 장치가 필요하다.
②. 자기장 연속 변화 장치
NMR 현상을 일으키기 위해서는 외부 자기장 또는 회전 자기장의 세기를 변화시켜야 한다. 일반적으로, 낮은 자기장에서 높은 자기장으로 외부 자기장을 변화시키는 방법을 사용한다. 이 장치는 자석 표면과 평행하게 놓여 있는 한 쌍의 Helmholtz 코일에 직류 전류를 변화시키거나 또는 자석의 양쪽 극에 직류를 걸어 줌으로써 시료 주위의 공간에 외부 자기장을 수백 밀리 gauss 정도로 고르고 연속적으로 변화시킨다. 자기장 변화의 크기를 주사폭(sweep)이라 하는데, 60MHz 기기에서의 주사폭은 50, 100 ,250 ,500 및 1000cps 중에서 임의로 선택하여 사용한다.
③. 라디오파 발신 장치
핵이 에너지를 흡수하여 공명을 일으키기 위해서는 외부 자기장에 수직인 방향에서 회전 자기장을 걸어 주어야 한다. 회전 자기장을 대신해 자석의 양쪽 극 사이에 외부 자기장과 수직이 되도록 장치한 코일로부터 발신하는 라디오파에 해당하는 전기장을 걸어 주면 매우 효과적이고 편리하다.
④. 검출기와 기록 장치
공명을 일으키는 핵으로부터 나온 라디오파 신호는 시료 주위에 감아 놓은 코일에 의해 검출된다. 단, 신호가 매우 작기 때문에 약 10배 정도로 증폭시켜 기록 장치로 보낸다. 기록 장치는 감응이 매우 빨라야 하며, 자기장 연속 주사 장치와 동시에 작동되어야 한다. 기록은 일반적으로 기록지의 왼쪽에서 오른쪽으로 기록한다.(낮은 자기장에서 높은 자기장으로 기록) 기록을 하기 전에 기준 물질로 값을 0ppm(10)으로 조절해야 한다. 그리고 스펙트럼을 기록하기 전에 흡수 피크의 위치, 넓이 및 세기, 피크의 대칭성 등을 표준물질을 사용하여 조정해야 한다. 주사폭에서 스펙트럼이 나타나는 데 필요한 시간을 주사 시간(sweep 또는 scanning time)이라 한다. 주사 시간은 보통 1초당 1cps의 속도로 주사시키면 약 10분정도 지나 스펙트럼을 얻을 수 있다.
⑤. 시료의 탐침 장치와 취급 방법
좋은 NMR 스펙트럼을 얻는 데 필요한 시료의 양은 일반적으로 30~40mg으로서 반드시 용액 상태로 만들어 측정해야 한다. 시료 탐침 장치(sample probe)는 자기장 안의 고정된 위치에 시료관을 유지시키는 장치로서, Rf 발신과 검출 코일이 함께 설치되어 있다. 발신과 검출 코일은 서로 수직으로 위치하기 때문에 시료가 없을 때에는 신호의 전달이 잘 되지 않는다. 하지만 약한 신호파가 새어 나오기 때문에 조절기를 통해 적당한 범위로 감소시켜야 한다.
NMR는 의학적, 화학적 등에도 많이 사용된다. 특히 의학분야에서 NMR 응용인 자기 공명 영상(magnetic resonance image, MRI)가 많이 사용된다. MRI는 고체나 반고체 물질을 펄스 RF로 들뜨게 하여 얻은 데이터를 푸리에 변환시킨 다음 대상 물질 내부를 보여주는 삼차원 영상으로 바뀌게 한다. MRI는 대상물질의 내부 영상을 내부로 침투시키지 않고도 얻을 수 있기 때문에 X-ray 같은 것에 방사능 등의 피해를 입을 일도 없다.
6. 참고문헌
기기분석(기초와 실험), 정용순 외 3명, 평조출판사, 1997.8.20, p179~217
기기분석, 신은상 외 5명, 동아, 1998.07.20, p177~182
기기분석의 원리, 박기채, 자유 아카데미, 2000.03.20, p522~525
기기분석, 이대윤 외 4명, 대한교과서, 1993.12.15, p328~332
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