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NMR波譜儀是利用核磁共振(NMR)現象測定物質的結構和動力學參數的儀器。它基于核磁共振現象，通過對樣品中核磁共振信號的測量，得到樣品的結構和化學環境等信息。通過測量核磁共振信號，得到樣品分子的化學結構和環境等信息，為化學、生物和材料科學等領域的研究提供了有力的支持。
核磁共振是指在強磁場中，具有核自旋的原子核能夠吸收射頻輻射并發生能級躍遷的一種現象。當核自旋以特定的共振頻率吸收射頻輻射時，被吸收的能量與核自旋所處的磁場強度、共振頻率和核自旋的旋轉角度等有關。根據這些規律，可以通過射頻信號和磁場改變來計算出樣品中的核自旋數量和許多物理化學參數。
NMR波譜儀包含一個超導磁體、一系列射頻線圈和探頭，以及一個電子學系統。超導磁體產生強大而均勻的磁場，通常為1.5到23.5特斯拉。此外，磁場梯度線圈可產生增加或減小磁場的局部梯度，從而產生不同區域的敏感性。在樣品引入NMR波譜儀后，它位于磁場中。一個帶有一定脈沖寬度和幅度的射頻信號經由主電子學控制系統引導，并傳輸到樣品內部的射頻線圈。這些信號將產生旋轉的磁感應強度使核自旋在共振頻率處吸收能量并發生躍遷。
被吸收的能量可以通過監測樣品中放出的信號大致確定, 探頭接收吸收信號并在電子學系統中解釋處理。分析過程會生成一個NMR光譜圖，該圖顯示出化合物對應的吸收峰位以及核的化學位移值的大小，從而反映了化合物結構的復雜性以及所需要了解的許多物理化學參數。
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