Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Кузнецов Е.В. -> "Практикум по химии и физике полимеров" -> 89

Практикум по химии и физике полимеров - Кузнецов Е.В.

Кузнецов Е.В., Дивгун С.M., Бударина Л.А, Аввакумова Н.И., Куренков В.Ф. Практикум по химии и физике полимеров — M.,«Химия», 1977. — 256 c.
Скачать (прямая ссылка): vms1977.djvu
Предыдущая << 1 .. 83 84 85 86 87 88 < 89 > 90 91 92 93 94 95 .. 103 >> Следующая


Av0 = 2fi.2#o (15-6)

Для ядер водорода Я0=104 Гс частота кванта Vo = 42,6 МГц, т. е. соответствующая длина волны находится в метровом диапазоне радиоволн.

15.1.5. Релаксация ядерных спинов

Важным фактором, влияющим на поведение ядер, является процесс установления равновесного распределения ядерных моментов образца (спин-системы) в поле H0. Пока образец находится вне магнитного поля, ориентации векторов магнитных моментов отдельных ядер хаотично распределены по всем направлениям вследствие теплового движения атомов и молекул. При внесении образца в магнитное поле H0 часть векторов ориентируется по полю, а часть (меньшая)—против поля за счет избыточной тепловой энергии. Такой переход к распределению в поле H0 требует некоторого времени. Процессы, требующие времени для установления равновесного распределения, называются релаксационными; они проходят через взаимодействие релаксирующих ядер между собой и окружающей средой, решеткой. В теории ЯМР рассматриваются два механизма релаксации: спин-спиновый и спин-решеточный.

Наблюдение ЯМР было бы невозможным, если бы ядра не могли отдавать часть энергии своему окружению посредством безыз-лучательного перехода, поскольку в таком случае поглощение энергии прекратилось бы вследствие выравнивания числа ядер на верхнем и нижнем энергетическом уровнях. Механизм, по которому происходит обмен энергией между спин-системой и окружением, называется спин-решеточной релаксацией. Его можно понять, рассматривая прецессию ядер. В реальном веществе пре-цессирующее ядро (см. рис. 15.4) всегда находится под влиянием флуктуирующих (переменных) магнитных шлей, связанных с тепловым ,движением соседних матвитных диполей. Время от времени

результирующее поле у ядра может иметь такую частоту и направление, что оно способно индуцировать переход спина из одного состояния в другое. Если это происходит, то ядро на верхнем энергетическом уровне может релаксировать на нижний энергетический уровень или наоборот. Теряемая или приобретаемая энергия при этом проявляется в изменении энергии теплового движения окружающих молекул.

Таким образом, ЯМР радиочастотного поля передается спин-системе, а затем от системы спинов — решетке. Скорость передачи энергии окружению характеризуется временем спин-решеточной релаксации Т\. Величина Ti равна времени, в течение которого избыток разности между действительной заселенностью какого-либо уровня и его равновесным значением уменьшается в е раз. Ядро может передавать энергию соседним ядрам того же рода в результате обмена спином. Этот процесс называется спин-спиновой релаксацией. Эта релаксация не изменяет населенности спиновых состояний. Соответствующее время релаксации обычно обозначают через T2.

15.1.6. Измерение времен релаксации

180

До сих пор рассматривался случай, когда радиочастотное поле Н\ действует на образец непрерывно. В этих экспериментах достигается стационарное состояние, когда взаимно скомпенсированы два процесса. С одной стороны, под действием поля Hi количества ядер ,на уровнях стремятся вырав-няться. С другой стороны, спин-решеточная релаксация вследствие теплового движения восстанавливает больцмановское распределение. m Совершенно иные процессы наблю-— даются в том случае, когда радиочастотное поле действует в течение малого промежутка времени.

Рассмотрим не отдельный магнитный момент ядра, а вектор намагниченности Af образца, являющийся геометрической суммой всех магнитных моментов ядер образца. Под действием поля Hi вектор Af, как и магнитный момент отдельного ядра (см. рис. 15.4), отклоняется от первоначального равновесного направления, параллельного постоянному полю Я0. При этом вектор намагниченности отклоняется от оси z с угловой скоростью

Рис. 15.5. Образование сигналов ССИ и спинового эхо при воздействии 90- и 180-градусных импульсов.



=Ytf3

(15.7)

Если напряженность поля Hi велика, а продолжительность импульса так мала, что в течение импульса релаксационными про-

цессами можно пренебречь, то действие поля сводится к повороту вектора на угол ф = со?. При выполнении условия оз^=90° импульс радиочастотного поля называется 90-градусным. Те импульсы, для которых 0)/=180°, называются 180-градусными импульсами.

Первоначально система спинов находится в равновесии, и вектор намагниченности параллелен направлению H0 (рис. 15.5). Затем под воздействием 90-градусного импульса вектор M поворачивается к плоскости ху. После окончания импульса вектор намагниченности начинает прецессировать в этой плоскости, рассыпаясь при этом в веер. Такое рассыпание происходит потому, что

30 180

о

2Ї 3Tf Чї 5т1 б* l<t 8Ї 9Ї 10<t

Рис. 15.6. Последовательность импульсов и сигналов эхо в методе

Карра — Парселла.

скорость прецессии co0 для различных ядер разная вследствие наличия локальных полей и неоднородности внешнего магнитного поля. Поскольку прецессия происходит в приемной катушке радиоприемного устройства, то на концах катушки возникает сигнал свободной индукции (ОСИ), который со временем достаточно быстро затухает. После воздействия 180-градусного импульса через промежуток времени т веер начинает складываться обратно, и через 2т возникает сигнал эхо.
Предыдущая << 1 .. 83 84 85 86 87 88 < 89 > 90 91 92 93 94 95 .. 103 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed