超导现象指的是在一定压力和温度的条件下，一些金属或者合金与化合物的电阻会突然消失，然后变为零的现象。1911 年初，荷兰莱顿大学物理学家卡末林—昂内斯经过研究发现汞在温度为4.2 K左右电阻会突然消失，在1911年2月至5月期间，昂内斯连续发表了多篇文章，指出了两个重大发现：其中之一是临界转变点会随着超导体电流的增大而降低；其二发现是许多金属和合金与化合物的电阻消失方式都和纯汞类似。[2]

在宏观世界中，物质都是由原子构成的，物质的磁性很大程度上由电子的自旋和轨道磁矩决定。并且在原子核中质子、中子也存在磁矩，不过不一样的原子核，自旋也存在不同，这种不同之处我们可以引入自旋量子数来区别。如果自旋量子数为零的原子核是非自旋的，这种情况下是没有磁矩的；如果原子核的自旋量子数为1/2，它几乎相当于一个电荷分布均匀的自旋球体，会产生磁场，构成一定的磁矩；假如原子核的自旋量子数大于1/2，我们就把它当成一个分布不均匀的自旋球体。我们假设物体的体积为V，物质由N个磁性原子或离子组成，第i个粒子磁矩为μi，那么磁化强度M：

 并且质量磁化率χ：其中，上述公式中m0为物质的真空磁导率，B0指的是在真空中磁场的磁感应强度，

根据c的大小和正负，可以将物体的磁性分为：

（1）如果c < 0，c的值约为10-6，物体表现为抗磁性;

（2）如果c > 0，c的值约为10-4~10-6，物体表现为顺磁性;

（3）如果c远大于1，c的值约为10~106，物体表现为铁磁性;

（4）如果c > 0，c的值小于铁磁性物质，物体表现为亚铁磁性;

（5）如果c > 0，c的值约为10-4，物体表现为反铁磁性。

当给自旋核添加一个外加磁场，其中这个磁场的磁场强度为H，角频率为w，已知磁矩μ与角动量L之间的关系式为：

 其中g为原子核的旋磁比，就是原子核的磁矩与角动量的比值。磁矩在均匀外磁场中不受力，但是会受到一个力矩作用，这个力矩τ为：

 τ=μ×H

    而力矩的存在将会引起角动量的变化，由以上公式可以得到角频率：

 w=H

    这其实就是拉莫尔进动的角速度公式，从这个公式可以看出：当自旋核在磁场强度为H的外加磁场中时，不仅有自旋以外自旋外，还会绕磁场运动，这种运动状况与陀螺的运动状况非常相象。[3]

    自旋量子数为I的原子核处于外加磁场作用下有且只有（2I+ l）个取向，可以引入一个自旋磁盘子数m来表示取向，m与I之间的关系是：

m=I,I-1,I-2…-I

原子核的每一种取向都分别表明了原子核在外加磁场中的一种能量状态。比如自旋量子数I等于1/2的原子核在外磁场作用下只有两种取向，即m=1/2 和m=-1/2，这两种状态之间的能量差E为：

  E=hH/2π

   这个公式表明一个原子核要从低能状态跃迁到高能状态，必须要吸收E的能量。当自旋核吸收的能量正好是两种不一样取向的能量差时，从低能状态跃迁到了高能状态，这就是核磁共振发生的原理。[4]

1.2核磁共振技术的背景

核磁共振研究最早应该追溯到斯特恩的分子束实验。1933年，斯特恩采用分子束方法检测除了氢原子核的磁矩，发现测出的质子磁矩比当时理论得出的磁矩要大得多，大约是理论的2.5倍，这个发现促进了之后关于核结构和质子结构的相关研究。1939年，斯特恩的学生拉比促进了分子数核磁共振法的发展，并以此检测和研究了几种原子核的磁性。直至1945年，第二次世界大战结束，大量在军队和国防部门工作的科研人员和科学家回到了实验室进行科学研究。1946年，布洛赫利用共振感应方法研究室温下的核磁共振，并发表了相关的文章。同年，玻塞尔利用共振吸收方法研究了石蜡中氢原子核的核磁共振`优尔*文+论]文|网\www.youerw.com，并发表了相关的论文。在他的研究中，共振频率为29.8MHz，共振磁场强度为0.71T，由此可以求得氢原子核的磁矩为2.75μN，其中μN为核磁子。1952年，根据布洛赫和玻塞尔两人对于核磁共振的贡献，两人共同获得了诺贝尔物理学奖。同年，在美国出现了世界上第一台商用的核磁共振波谱测定仪，并且投入使用于一家石油公司。