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核磁共振儀核心部分為探頭，置于磁鐵的兩極之間。測試的樣品放在此處。磁體提供一定強(qiáng)度的磁場，使核磁矩發(fā)生空間量子化。磁鐵和電磁鐵的磁場強(qiáng)度的上限約為2.5T（即100MHz）。要想提高場強(qiáng)，必須使用低溫超導(dǎo)磁體，低溫是通過液氮來維持。核磁共振儀的核磁共振原理是來源于原子核的自旋角動量在外加磁場作用下的進(jìn)動。
根據(jù)量子力學(xué)原理，原子核與電子一樣，也具有自旋角動量，其自旋角動量的具體數(shù)值由原子核的自旋量子數(shù)決定，實驗結(jié)果顯示，不同類型的原子核自旋量子數(shù)也不同：
質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)均為偶數(shù)的原子核，自旋量子數(shù)為0
質(zhì)量數(shù)為奇數(shù)的原子核，自旋量子數(shù)為半整數(shù)
質(zhì)量數(shù)為偶數(shù)，質(zhì)子數(shù)為奇數(shù)的原子核，自旋量子數(shù)為整數(shù)
目前只有自旋量子數(shù)等于1/2 的原子核，其核磁共振信號才能夠被人們利用，經(jīng)常為人們所利用的原子核有: 1H、 11B、 13C、 170、 19F、31P。由于原子核攜帶電荷，當(dāng)原子核自旋時，會由自旋產(chǎn)生一個磁矩，這一磁矩的方向與原子核的自旋方向相同，大小與原子核的自旋角動量成正比。將原子核置于外加磁場中，若原子核磁矩與外加磁場方向不同，則原子核磁矩會繞外磁場方向旋轉(zhuǎn)，這一現(xiàn) 象類似陀螺在旋轉(zhuǎn)過程中轉(zhuǎn)動軸的擺動，稱為進(jìn)動。進(jìn)動具有能量也具有一定的頻率。原子核進(jìn)動的頻率由外加磁場的強(qiáng)度和原子核本身的性質(zhì)決定，也就是說，對于某一特定原子，在一定強(qiáng)度的的外加磁場中，其原子核自旋進(jìn)動的頻率是固定不變的。
