按工作方式，可将高分辨核磁共振波谱仪分为两大类：连续波核磁共振波谱仪及脉冲傅里叶变换核磁共振波谱仪。以下以连续波核磁共振波谱仪为例，简单介绍核磁共振谱仪器基本结构及测试原理。

　　核磁共振仪通常由以下几个部分组成，如图1所示。 

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图1   核磁共振仪简图

　　1、磁铁和样品支架

　　磁铁是核磁共振仪中最贵重的部件，能形成高的场强，同时要求磁场均匀性和稳定性好，其性能决定了仪器的灵敏度和分辨率。磁铁可以是永久磁铁、电磁铁，也可以是超导磁体，前者稳定性较好，但使用时间长了磁性要发生变化。由永久磁铁和电磁铁获得的磁场一般不超过2.4T，这相应于氢核的共振频率为100MHz。为了得到更高的分辨率，应使用超导磁体，此时可获得高达10T以上的磁场，其相应的氢核共振频率为400MHz以上。但超导核磁共振仪的价格及日常维护费用都很高。

        样品支架装在磁铁间的一个探头上，支架连同样品管用压缩空气使之旋转，目的是为了提高作用于其上的磁场的均匀性。

        2、扫描发生器

        沿着外磁场的方向绕上扫描线圈，它可以在小范围内精确、连续地调节外加磁场强度进行扫描，扫描速度不可太快，3-10mGs/min。

        3、射频接收器和检测器

        沿着样品管轴的方向绕上接收线圈，通过射频接收线圈接收共振信号，经放大记录下来，纵坐标是共振峰的强度，横坐标是磁场强度（或共振频率）。能量的吸收情况为射频接收器所检出，通过放大后记录下来。所以核磁共振仪测量的是共振吸收。仪器中备有积分仪，能自动画出积分线，以指出各组共振吸收峰的面积。

        4、射频振荡器

        在样品管外与扫描线圈和接受线圈相垂直的方向上绕上射频发射线圈，它可以发射频率与磁场强度相适应的无线电波。       

        核磁共振仪的扫描方式有两种：一种是保持频率不变，线性地改变磁场强度进行扫描，这种方式称为扫场；另一种是保持磁场恒定，线性地改变频率，称为扫频。许多仪器同时具有这两种扫描方式。

        脉冲傅里叶变化NMR仪（pulsed fourier transform NMR,PFT-NMR）是采用在恒定的磁场中，在整个频率范围内施加具有一定量的脉冲，使自旋取向发生改变并跃迁至高能态。高能态的核经一段时间后又重新返回低能态，通过收集这个过程产生的感应电流，即可获得时间域上的波谱图。一种化合物具有多种吸收频率时，所得图谱十分复杂，称为自由感应衰减（free induction decay，FID），自由感应衰减信号经快速傅里叶变换后即可获得频域上的波谱图，即常见的NMR谱图，如图2所示。 

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图2  NMR的时域和频域谱图

        PFT-NMR波谱仪是更先进的NMR波谱仪。它将CW-NMR波谱仪中连续扫场或扫频改成强脉冲照射，当样品受到强脉冲照射后，接受线圈就会感应出样品的共振信号干涉图，即自由感应衰减（FID）信号，经计算机进行傅里叶变换后，即可得到一般的NMR谱图。连续晶体振荡器发出的频率为νc的脉冲波经脉冲开关及能量放大再经射频发射器后，被放大成可调振幅和相高的强脉冲波。样品受强脉冲照射后，产生一射频νn的共振信号，被射频接收器接受后，输送到检测器。检测器检测到共振信号νn与发射频率νc的差别，并将其转变成FID信号，FID信号经傅里叶转换，即可记录出一般的NMR谱图。PFT-FID波谱仪提高了仪器测定的灵敏度，并使测定速度大幅提高，可以较快地自动测定和分辨谱线及所对应的弛豫时间。

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