химический каталог




СПИНОВОГО ЭХА МЕТОД

Автор Химическая энциклопедия г.р. Н.С.Зефиров

СПИНОВОГО ЭХА МЕТОД, радиоспектроскопич. метод исследования вещества, основанный на возникновении сигналов ЯМР, ЯКР или ЭПР (спинового эха) через некоторое время после подачи на образец последовательности импульсов радиочастотного электромагн. поля.

Возникновение спинового эха ЯМР или ЭПР можно объяснить с помощью следующей модели. Если образец находится в постоянном магн. поле напряженности H0, направленном вдоль оси z, то на единичные магн. дипольные моменты исследуемого вещества действует вращающий момент, при этом вектор М намагниченности (т.е. магн. момента единицы объема образца), вращается, или прецессирует, вокруг оси z с резонансной частотой w0 = gH0, где g-гиромагнитное отношение для электрона (ЭПР) или ядра (ЯМР). Вектор М состоит из суммы отдельных спиновых компонент, так называемой изохромат, каждая из которых представляет собой совокупность спиновых моментов i, вращающихся с одинаковой частотой w0i = gH0i, где Н0i- напряженность магн. поля в данной точке образца. Допустим, что вектор М направлен вдоль оси z (рис. 1) и система координат x, у, z вращается вокруг оси z с частотой w0. Если в момент времени t = 0 приложить вдоль оси х короткий импульс переменного электромагн. поля Н1 такой же (резонансной) частоты w0, вектор М начнет прецессировать вокруг оси х с угловой скоростью w1 = gН1 и за время tи действия импульса поля H1 он отклонится от оси z на угол (в радианах) q = gH1tи.


Рис. 1. Схема движения вектора намагниченности во вращающейся системе координат х, у, z при действии постоянного неоднородного поля H0 и импульсов переменного поля Н1.


Импульс поля H1, действие которого приводит к отклонению М на углы q = p/2 и p, называют соответственно 90 °-импульсом и 180 °-импульсом. В момент окончания действия 90°-им-пульса вектор М совпадает с направлением у (рис. 2, а). Вследствие всегда имеющейся неоднородности магн. поля H0 отдельные спиновые изохроматы будут прецессировать вокруг оси z с индивидуальными частотами w0i = w0 b Dw0 (рис. 1). Поэтому после окончания действия импульса Н1 вектор М постепенно рассыпается в "веер" составляющих его векторов спиновых изохромат (рис. 2, б). Этот "веер" можно вновь "собрать" в один вектор, если спустя время т после окончания действия 90°x-импульса включить 180°-импульс вдоль оси х, который повернет "веер" векторов спиновых изохромат вокруг этой оси на 180°x (рис. 2, в; на рис. 1 эти векторы обозначены пунктиром). Направление векторов спиновых изохромат и направление их вращения поменяется на обратное. По этой причине через интервал времени т после окончания действия 180°x-импульса отдельные спиновые изохроматы вновь соберутся вместе (так как вектор, прецессирующий с частотой w0 + Dw0 "догонит" вектор с частотой w0Dw0), но уже вдоль оси — у (рис. 2,д). Далее получившийся вектор М, направленный по оси —y, под действием неоднородного поля Н0 опять начнет рассыпаться в "веер" спиновых изохромат (рис. 2,е).


Рис. 2. Схема формирования сигналов свободной индукции и спинового эха в неоднородном поле H0 при воздействии 90°x- и 180°x-импульсов: а-поворот вектора М в плоскость ху 90°-импульсом; б-рассыпание в "веер" спиновых изохромат; в-поворот "веера" векторов вокруг оси х 180°x -импульсом; г-собирание спиновых изохромат; д- появление максимума сигнала спинового эха; е-исчезновение сигнала спинового эха.

Детектирующее устройство в СПИНОВОГО ЭХА МЕТОД э. м. регистрирует эле-ктрич. сигнал индукции, наведенный в приемной катушке, причем амплитуда А этого сигнала пропорциональна проекции вектора М на ось у. Поэтому при использовании описанной выше последовательности импульсов (90°x-т-180°) сразу после 90°x-импульса регистрируются затухающий сигнал так называемой свободный индукции (рассыпание спиновых изохромат), а в момент 2т (т. к. тtи)- сигнал спинового эха (собирание спиновых изохромат; рис. 2).

Наиб. часто СПИНОВОГО ЭХА МЕТОД э. м. используют для измерения времен спин-решеточной (продольной) релаксации T1 или спин-.спиновой (поперечной) релаксации Т2, обратные величины которых характеризуют скорость релаксации или восстановления нарушенного к.-л. образом теплового равновесия соответственно между системой ядерных или электронных спинов и решеткой либо внутри системы спинов.

Для измерения времени Т2, характеризующего исчезновение намагниченности в плоскости ху, обусловленное неод-нородностью поля H0 и спин-спиновой релаксацией, используют последовательность импульсов 90°-т-180°. Эту последовательность периодически повторяют, каждый раз увеличивая интервал т. Время Т2 определяют по амплитуде сигналов спинового эха: А(т)=А0ехр(—2т/T2).

Для измерения времени T1, характеризующего восстановление намагниченности вдоль оси z после действия 180°-им-пульса, используют повторяющуюся последовательность импульсов 180°-т-90°-т"-180°, каждый раз увеличивая интервал т (постоянный интервал т"т). Время T1 определяют по амплитуде сигналов спиновых эхо: А(т) = A0[1 — -2ехр(-2т/Т1)].

Времена T1 и Т2, измеренные с помощью СПИНОВОГО ЭХА МЕТОД э. м. при различные условиях эксперимента, содержат информацию о динамике молекул и атомов в твердых телах, жидкостях и газах. Они позволяют изучать процессы образования комплексов, кинетику химический реакций, внутри- и межмол. взаимодействия, распределение электронов в металлах и сплавах, электрон-ядерные взаимодействия, строение и свойства молекул.

СПИНОВОГО ЭХА МЕТОД э. м. позволяет измерять коэффициент диффузии в жидкостях и некоторых твердых телах, без внесения в исследуемое вещество меченых молекул или атомов. В этом случае получают огибающую сигналов спиновых эхо, как в методе измерения Т2, но при постоянном или импульсном градиенте магн. поля, направленного вдоль оси z.

СПИНОВОГО ЭХА МЕТОД э. м. применяют также для измерения констант спин-спинового и сверхтонкого взаимодействий, химический сдвигов, магн. и квадрупольных уширений линий в спектрах ЯМР и ЭПР и др. радиоспектроскопич. параметров. При этом используют разнообразные последовательности и комбинации импульсов поля Н1.

Принципы получения сигналов в СПИНОВОГО ЭХА МЕТОД э. м. использованы в импульсной фурье-спектроскопии ЯМР, в двойном резонансе и др. методах радиоспектроскопии (в том числе в методах, применяемых в мед. диагностике).

Литература: Гречишкин B.C., Ядерные квадрупольные взаимодействия в твердых телах, М., 1973; Салихов К. М., Семенов А.Г., Цветков Ю.Д., Электронное спиновое эхо и его применение, Новосиб., 1976; Вашман А. А., Пронин И.С., Ядерная магнитная релаксационная спектроскопия, М., 1986.

А. А. Вашман.

Химическая энциклопедия. Том 4 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
системное администрирование курсы москва
кал на гельминты
курсы механическая чистка лица
Бритва опасная Erbe ручка - дерево венге 4/8 дюйма

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(07.12.2016)