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由于原子核是带电荷的离子，若有自旋现象，即产生磁矩。物理学研究表明，不同的原子核，自旋情况不同，原子核自旋的情况用自旋量子数表征。
自旋量子数等于零的原子核12C、16O、32S、28Si等没有自旋现象，因而没有此举，不产生共振吸收谱，不能用核磁共振来研究。
自旋量子数大于等于1的11B、35Cl、79Br、81Br、17O、127I、2H、14N等原子核核电荷分布可看做是椭圆体的，电荷分布不均匀，共振吸收情况复杂，目前在核磁共振的研究上应用还很少。
自旋量子数为1/2的原子核1H、19F、13C、31P等可当做一个电荷均匀分布的球体，并像陀螺一样自旋，故有磁矩产生。这些原子核特别适合核磁共振实验。1H、19F、31P在自然界中丰度接近100%，核磁共振容易测定。尤其是氢核，不但易于测定，而且是有机化合物的主要元素，在核磁分析中十分重要。
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