核磁共振主要是由原子核的自旋運動引起的。不同的原子核，自旋運動的情況不同，它們可以用核的自旋量子數I來表示。自旋量子數與原子的質量數和原子序數之間存在一定的關系，大致分為三種情況。
磁共振用NMR(Nuclear Magnetic Resonance)為代號。
I為零的原子核可以看作是一種非自旋的球體，I為1/2的原子核可以看作是一種電荷分布均勻的自旋球體，1H，13C，15N，19F，31P的I均為1/2，它們的原子核皆為電荷分布均勻的自旋球體。I大于1/2的原子核可以看作是一種電荷分布不均勻的自旋橢圓體。
目前使用的核磁共振儀有連續波(CN)及脈沖傅里葉(PFT)變換兩種形式。連續波核磁共振儀主要由磁鐵、射頻發射器、檢測器和放大器、記錄儀等組成(見圖8-5)。磁鐵用來產生磁場，主要有三種:永久磁鐵，磁場強度14000G，頻率60MHz;電磁鐵，磁場強度23500G，頻率100MHz;超導磁鐵，頻率可達200MHz以上，最高可達500~600MHz。頻率大的儀器，分辨率好、靈敏度高、圖譜簡單易于分析。磁鐵上備有掃描線圈，用它來保證磁鐵產生的磁場均勻，并能在一個較窄的范圍內連續精確變化。射頻發射器用來產生固定頻率的電磁輻射波。檢測器和放大器用來檢測和放大共振信號。記錄儀將共振信號繪制成共振圖譜。
70年代中期出現了脈沖傅里葉核磁共振儀，它的出現使13C核磁共振的研究得以迅速開展。
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