Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Кантон Ч. -> "Биофизическая химия. Том 2" -> 66

Биофизическая химия. Том 2 - Кантон Ч.

Кантон Ч., Шиммер П. Биофизическая химия. Том 2 — М.: Мир, 1984. — 496 c.
Скачать (прямая ссылка): biofizicheskayahimiya1984.djvu
Предыдущая << 1 .. 60 61 62 63 64 65 < 66 > 67 68 69 70 71 72 .. 242 >> Следующая

энергиям магнитного взаимодействия.
В результате существования преимущественной ориентации вдоль оси z
появляется суммарная намагниченность Мг. Она представляет собой просто
сумму проекций на ось z магнитных моментов отдельных ядер. Из-за наличия
хаотического движения возрастание намагниченности во времени с момента
включения поля Нг описывается простым выражением, характерным для реакций
первого порядка:
Mz = Mz{ 1 - e~',Tl) (9.17)
где Mz - равновесное значение намагниченности, а Т1 - время продольной
релаксации ("продольной" по отношению к направлению поля). Следовательно,
Тj служит мерой времени, необходимого для того, чтобы в результате
хаотического движения установилась равновесная величина z-компоненты
намагниченности, Mz.
Полная намагниченность образца равна М = Mz. Еех- иу-компоненты, Мх и M>t
равны нулю, поскольку вдоль этих осей ядра ориентированы случайным
образом (рис. 9.2).
136
ГЛАВА 9
Включение Н
Включение |'
Н-=0 М =0
Н,
М = Mz
Мх = М, = 0
РИС. 9.2. Хаотически ориентированные ядра во внешнем магнитном поле Нг
ориентируются, что приводит к появлению суммарной намагниченности М .
Н2
Вращающий момент =
Н,
=Мг х нх>,
н
ху
Н2
м
Вращающий
_________
i . 'Ч*" момент =
РИС. 9.3. Действие поля Н на Мг и Мх>. А. Основное поле Нг и
осциллирующее поле Н . Б. Вращающий момент Мг х Н поворачивает вектор М
по направлению к плоскости*-у, порождая составляющую М . В. Вращающий
момент N1 хН" стремится повернуть вектор М в обратном направ-
Ау Ху Ху Z
лении.
Следовательно, ядра прецессируют вокруг оси z с частотой ш0, но при этом
какая-либо согласованность между фазами отдельных прецессий отсутствует.
Вообразим теперь, что мы включили поле Иху, причем вектор И ху вращается
с частотой ш0 в плоскости х - у в том же направлении, что и
прецессируюшие ядра (рис. 9.3, А ). Это поле будет создавать вращающий
момент т = Мг х Н^, стремящийся отклонить М от направления оси z и
приводящий к появлению ненулевой проекции на плоскостьх - у. Как показано
на рис.9.3,Б1, результирующая компонента М " будет сдвинута по фазе на
90° по отношению к Н",.
ВВЕДЕНИЕ В МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС
137
РИС. 9.4. Времена релаксании. А. Время 7^ характеризует продольную
релаксацию. Б. Время Тг характеризует поперечную релаксацию.
При появлении компоненты Мху в игру вступает еше один вращающий момент, т
= = Мху ж Иху (рис. 9.3,В). Этот момент стремится перевести М в
антипараллельную по отношению к Нг ориентацию. Такое отклонение
соответствует увеличению (поглощению) энергии. Следовательно, проекция Mz
становится меньше своего равновесного значения Mz.
Предположим теперь, что поле резко выключается. Компонента М,
самопроизвольно возвратится к своему равновесному значению Mz в силу
теплового движения; этот процесс характеризуется временем релаксации Тj
(рис.9.4,А ). Что касается М^, то она должна будет со временем обратиться
в нуль, поскольку в равновесии какая бы то ни было преимущественная
ориентация вдоль осей х и у отсутствует. Эта релаксация также происходит
самопроизвольно и является процессом первого порядка с характерным
временем Т2, таким, что МД1 = (MJO,)0e_,/r2, где t - время с момента
выключения Н^, а (Мд>1 )0 - значение в этот момент времени (рис. 9А,Б).
Параметр Т2 называется временем поперечной релаксации. Разупорядочивающие
процессы (аналогичные тем, которые способствуют восстановлению
равновесного значения М за времена порядка Тх) приводят к исчезновению
Мху за счет разупорядочивания поперечных компонент. Однако имеются и
дополнительные процессы, влияющие на поперечную релаксацию, которые не
оказывают влияния на продольную ориентацию М. Следовательно, Тг никогда
не может быть больше Тх.
Вернемся теперь к ситуации, изображенной на рис. 9.3,Д. При включенном
поле Нг и наличии Иху, вращающемся с ларморовой частотой ы0, вектор Mxv
отстает по фазе на 90° от Иху, существует вращающий момент т = ж Н^,
стремящийся перевести намагниченность в антипараллельную по отношению к
оси г ориентацию и тем самым уменьшить М,, что приводит к поглощению
энергии. Однако при этом Мz непрерывно и самопроизвольно стремится
принять равновесное значением,, что сопровождается разупоря-дочиванием
поперечных компонент намагниченности отдельных ядер и приближением Мху к
своему равновесному значению, равному нулю. Пока эти релаксационные
процессы происходят с достаточной эффективностью, наблюдается непрерывное
поглощение энергии, так как действие Иху на М постоянно "подправляется"
релаксационными процессами.
Следует отметить, что поглощение энергии происходит, когда Н вращается с
часто-
ху
той, равной или близкой к ларморовой частоте ы0. Для протонов разность
энергий АЕ двух магнитных состояний равна [см. уравнение (9.16)]
A E = yhH= -(9.18 а)
= hco0 = hv0
(9.18 б)
138
ГЛАВА 9
где 2тг"<0 = ш0. Таким образом, поле НД1 должно осциллировать с частотой,
которая отвечает разности энергий ДЕ двух соседних магнитных состояний. С
Предыдущая << 1 .. 60 61 62 63 64 65 < 66 > 67 68 69 70 71 72 .. 242 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed