Дәріс кіріспе. Физикалық зерттеу әдістерінің жалпы сипаттамасы
жүктеу/скачать 1,83 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Δ E = g
| EnB) = gnnB и Egn (5.43)
және бұл күйлер > және > символдармен белгіленетін меншікті толқындық функцияларымен бейнеленеді. Энергиясы төмен > күйі магнит моментінің векторы өріс бойымен бағытталуына, ал > күйі – өріске кері бағытталуына сәйкес келеді. Осы күйлердің энергияларының айырымы келесі теңдеумен өрнектеледі: ΔE = gnnB – (gnnB) = gnnB (5.44) Белгілі температурадағы спин күйлерінің толығуына қатынасы Больцман теңдеуімен анықталады (5.17). В~1,25 Тл магнит өрісіндегі протондар үшін бөлме температурасында бұл қатынас ~1,000007 болады. Осындай спинді жүйеге радиожиілікті (1 МГц) электрмагнит өрісімен әсер еткенде (айнымалы магнит өрісінің векторы тұрақты магнит өрісінің бағытына перпендикулярлы болу керек), спин деңгейлерінің арасында ауысулар басталады, яғни (5.20)-қатынастағыдай теңдік орындалса, жиілігі электрмагнит сәуленің кванттарының резонанстық жұтылуы немесе шығарылуы байқалады. hν ΔE = gnnB (5.45) (5.45)-теңдік ядролық магнит резонансының шарты деп аталады. gn мен І ядролардың сипаттамалары болғандықтан, әр түрлі изотоптардың және В-нің резонансты мәндері де әр түрлі болады. Қарастырылған спині І=1/2 қарапайым екі деңгейлі жүйе үшін де, І>1/2 күрделі жүйелер үшін де рұқсат етілген ауысулар үшін іріктеу ережесі: mІ=1. (5.45)-теңдеуге сәйкес резонансқа екі жолмен жетуге болады: тұрақты магнит өрісінің индукциясын өзгертпей айнымалы электрмагнит өрісінің жиілігін өзгертіп, немесе айнымалы өрістің жиілігін өзгертіп, немесе айнымалы өрістің жиілігін өзгертпей тұрақты өрістің индукциясын өзгерту арқылы. Спектрометрлердің ескі модельдерінде резонанстық жұтылу, яғни тұрақты жиілікті электромагниттік сәуленің жұтылу интенсивтілігінің тұрақты магнит өрісінің интенсивтілігіне тәуелділігі тіркеледі, сөйтіп ЯМР спектрлерін береді. Сигналдардың интенсивтілігі (сезімталдығы) әдетте аз болады, бірақ айыру қабілеті (сызықтың еніне байланысты) жоғары. ЭПР жағдайындағыдай, сезімталдығы тұрақты магнит өрісінің кернеулігінің өсуіне сәйкес артады, ал айыру қабілеті айнымалы өріс жиілігінің өсуіне сәйкес артады. Протондардың резонанс жиілігі басқа ядролармен салыстырғанда үлкен, осы себептен протондық магнитті резонанс (ПМР) спектрометрлері көбірек қолданылады. ЯМР шарты орындалғанда спин жүйесі төменгі және жоғарғы энергия күйлерінің толығуы теңескенше энергияны жұтады. Осы кезде қанығуға байланысты ЯМР сигналының бірте-бірте жоғалуын бақылауға болады. Қанығуға жетуіне жүйенің тепе-теңдік күйіне релаксациясы кедергі жасайды. Релаксация. Ф.Блох ұсынған ЯМР-дың классикалық моделінде магнит өрісінің векторына бұрышты бағытталған магнит моментіне әсер ететін күштердің моменті магнит моментінің өріс бағытының айналасында прецессиясын туғызатыны көрсетілген. Бұл жағдайда магнит моментінің векторы екі компонентамен бейнеленеді: тұрақты магнит өрісінің бойымен (бойлық компонентасы) және оған перпендикуляр (көлденең компонентасы). Компонентаның екеуінің де жылулық тепе-теңдікке ұмтылуы, яғни релаксация, ЭПР жағдайындағыдай, экспонента заңы бойынша өтеді, бірақ әр компонентаның релаксация механизмі әртүрлі. Спин-торлы релаксация (бойлық релаксация) Т1 уақытымен сипатталады да, көбінесе ядролардың магнит моменттерінің ансамблі мен қоршаған ортаның ядроларының (тордың) арасындағы диполь-дипольдық әрекеттесу арқылы жүзеге асырылады. Осының нәтижесінде спиндердің энергиясы сәуле шығармай, жүйенің жылу энергиясына ауысады. Т1 неғұрлым төмен болса, жылулық тепе-теңдіктің қалпына келу жылдамдығы соғұрлым жоғары болады, Т1-дің мәні үлгінің температурасына, магниттік ядролардың концентрациясына және ортаның тұтқырлығына тәуелді. Бойлық релаксация уақыты Т1 кристалдар (шамамен104с-қа дейін) мен тұтқыр сұйықтарда ерекше жоғары болады. Тұтқыр емес сұйықтарда Т1 0,110 с шамасында болады. Спин-спинді релаксация (көлденең релаксация) Т2 уақытымен бейнеленеді де, бір-бірімен байланысты (көршілік) ядролардың магнит моменттер ансамбілінің ішіндегі өзара әрекеттесу арқылы жүзеге асырылады. Ядроның екеуінің де қайта бағытталуы, яғни жалпы энергиясын сақтап энергиясымен алмасуы қатар өтеді. Сонымен бірге, бір бөлшектің энергиялық күйінің өзгеруі басқа бөлшектің күйіне ықпал етеді. Энергия алмасу бөлшектердің кеңістікте бағытталуына тәуелді емес. Қозғалмалы сұйықтарда молекулалардың броундық қозғалысы диполь-дипольдық әрекеттесуді нольге дейін орташаландырады, осы себептен резонанс шарты көбіне молекуланың құрылымымен байланысты жергілікті әлсіз магнит өрістеріне тәуелді болады. Сұйықтар мен газдарда әдетте Т1Т2, бірақ қатты заттарда Т1>>Т2, яғни спин-спинді релаксацияның интенсивтілігі жоғары болып, сызықтың еніне негізгі үлесін қосады. жүктеу/скачать 1,83 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|