本书作为小型化核磁共振仪器与应用的指南，通过讲解基础知识和操作方法让读者能成功地开展核磁共振实验。本书的内容集中在用于材料和过程分析方面的小型和移动型核磁共振仪器，几乎没有核磁共振知识的研究人员*可能需要这些技术。第1章是核磁共振和小型核磁共振的基本介绍。第2章讨论核磁共振实验仪器。第3章讲述核磁共振实验的基本类型。第4～8章为核磁共振实验在流体、聚合物、生物组织、多孔介质和文化遗产领域的代表性应用。每个应用都会根据先前章节中的原理给出测量和数据评价方法，内容包括：目标、理论背景、脉冲序列和参数、初级测量、高级测量以及数据处理。

本书适合化学、医学、生物、地学、材料、农林、食品和考古领域的相关人员阅读。

本书作为小型化核磁共振仪器与应用的指南，通过讲解基础知识和操作方法让读者能成功地开展核磁共振实验。本书的内容集中在用于材料和过程分析方面的小型和移动型核磁共振仪器，几乎没有核磁共振知识的研究人员可能需要这些技术。第1章是核磁共振和小型核磁共振的基本介绍。第2章讨论核磁共振实验仪器。第3章讲述核磁共振实验的基本类型。第4～8章为核磁共振实验在流体、聚合物、生物组织、多孔介质和文化遗产领域的代表性应用。每个应用都会根据先前章节中的原理给出测量和数据评价方法，内容包括：目标、理论背景、脉冲序列和参数、初级测量、高级测量以及数据处理。

本书适合化学、医学、生物、地学、材料、农林、食品和考古领域的相关人员阅读。

核磁共振（NMR）是一项复杂的技术。初学时，核磁共振专家告诉我们那些漂亮的实验都很简单，而我们对它着迷的同时也面临着堆积成山的信息，包括脉冲、扳转角、旋转坐标系、密度矩阵等。为什么不能像操作DVD播放器或其他复杂设备（例如手机）那样开展核磁共振实验呢？核磁共振谱仪肯定比咖啡机要复杂得多，所以谱仪的使用不会特别简单。但核磁共振谱仪真的比手机更复杂吗？答案恐怕是否定的！我们使用移动电话时并不了解其功能实现和内部电路的技术细节。那么为什么核磁共振谱仪不能像手机那样便捷地得到漂亮的实验结果呢？

目前，专用化和个性化的小型核磁共振仪器是核磁共振领域最具挑战的课题之一。小型核磁共振仪器技术相对新颖，也越来越受欢迎。本书作为小型化核磁共振仪器与应用的指南，通过讲解基础知识和操作方法让读者能成功地完成核磁共振实验。本书主要介绍在用于材料和过程分析方面的小型和移动型核磁共振仪器，不掌握、了解核磁共振知识的研究人员最可能需要这些技术。第1章是核磁共振和移动式核磁共振的基本介绍。第2章讨论核磁共振实验仪器。第3章讲述核磁共振实验的基本类型。第4～8章为核磁共振实验在流体、聚合物、生物组织、多孔介质和文化遗产领域的代表性应用。每个应用都会根据先前章节中的原理给出测量和数据评价方法，内容包括目标、理论背景、脉冲序列和参数、初级测量、高级测量以及数据处理。希望本书能够帮助核磁共振初学者在小型核磁共振设备上成功开展测量实验，即便现在使用核磁共振设备还达不到像使用手机那样的简便程度。

本书得益于许多朋友和亚琛核磁共振研究组成员的帮助。他们贡献了本书中某些章节的早期版本，核对了脉冲序列和相位列表，最重要的是提供了文中许多实例的实验数据。感谢下列人士对本书内容的科学贡献：Alina Adams、Sophia Anferova、Vladimir Anferov、Stephan Appelt、Juliane Arnold、Maria Baias、Peter Blmler、Federico Casanova、Ernesto Danieli、Vasiliki Demas、Dan Demco、Gunnar Eidmann、Ralf Eymael、Stefan Glggler、Nicolae Goga、Andreas Guthausen、Gisela Guthausen、Agnes Haber、Rolf Haken、Song-I Han、Christian Hedesiu、Volker Herrmann、Jrgen Kolz、Kidist Hailu、Bharatam Jagadeesh、Martin Klein、Kai Kremer、Rance Kwamen、Maxime Van Landeghem、Dirk Oligschlger、Eva Paciok、Josefina Perlo、Juan Perlo、Pablo Prado、Gabriel Rata Doru、Ralf Savelsberg、Udo Schmitz、Andrea Schweiger、Shatrughan Sharma、Siegfried Stapf、Oscar Sucre、Yadoallah Teimouri、Jochen Vie、Alexandra Voda、Anette Wiesmath、Eiichi Fukushima、Tia Ishi。Eva Paciok和Lutz Weihermller校对了本书早期版本。Gisela Guthausen、Burkhard Luy、Antonio Marchi、Peter McDonald和Frank Rhli提供了独特的插图。Bernhard特别感谢Joanie接纳一个总是心不在焉的丈夫，Sabina特别感谢Andreas在早餐前进行的讨论，Wasif特别感谢母亲Rifqua Ejaz的倾听以及Aroosa Ijaz的支持。



Bernhard Blmich

Sabina Haber-Pohlmeier

Wasif Zia

2013年8月31日

亚琛

李新，中国石化石油工程技术研究院，副主任 高工，2012 年毕业于中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室地质

资源与地质工程专业，获工学博士学位。同年进入中国石油大学和中国石油化

工集团联合博士后工作站，研究方向为地球探测与信息技术，重点从事在线高

精度核磁共振检测系统和井下极 端环境核磁共振科学仪器与理论方法的研究

工作。2014 年晋升高级工程师（副高级职称），担任多项国家自然科学基金重

大科研仪器项目及国家十三五重大专项专题技术首席。

荣获北京市科学技术一等奖（2015）、中国石油化工和化学工业联合会技

术发明一等奖（2015）、中国石油和化工自动化应用协会技术发明一等奖

（2014）。

先后主持和参与多项国 家自然科学基金项目、国 家重大专项、科技部和中

国化工集团重点攻关项目。近年来，申请美国发明专利申请4 项，申请中国发

明专利申请30 余项，其中已获授权6 项，出版《天然气水合物的地球物理特

征与测井评价》专著1 部发表高水平学术论文30 余篇。

第1章核磁共振简介/ 1

1.1核磁共振2

1.2移动式核磁共振5

1.3测量方法8

1.4硬件14

1.5总结15

1.6延伸阅读16



第2章硬件和操作/ 17

2.1谱仪连接17

2.2测试样品18

2.3软件启动19

2.4噪声水平20

2.5调谐和匹配21

2.6刻度脉冲扳转角22

2.7脉冲序列和参数24

2.8数据处理29

2.9总结30

2.10延伸阅读31



第3章测量的类型/ 32

3.1自旋密度32

3.2弛豫和扩散42

3.3成像61

3.4波谱73



第4章溶液、乳状液和悬浮液/ 88

4.1溶液89

4.2乳状液98

4.3悬浮液105



第5章聚合物和弹性体/ 112

5.1弹性体114

5.2非晶态聚合物127

5.3半晶态聚合物131



第6章生物组织/ 142

6.1皮肤深度维剖面143

6.2肌腱各向异性151

6.3植物和水果157



第7章多孔介质/ 167

7.1岩石和沉积物168

7.2土壤179

7.3水泥和混凝土191



第8章文化遗产/ 203

8.1壁画和石画203

8.2架上绘画212

8.3木材219

8.4纸张和羊皮纸225

8.5木乃伊和骨骼230



第9章结束语/ 236

9.1未来发展236

9.2延伸阅读239

9.3参考文献240