Зееман-эффект в ядерном квадрупольном резонансе
Зееман-эффект в ЯКР возникает при наложении на образец небольшого магнитного поля, которое вызывает расщепление, меньше, чем расстояние между уровнями чисто квадрупольной энергии. Если данное расщепление превосходит чисто квадрупольное расщепление, то наблюдается ЯМР, расщепленный квадрупольными взаимодействиями.
В простейшем случае теория явления может быть построена без затруднений. Для изолированного квадрупольного ядра следует написать
(20)
где μ—магнитный момент ядра, 
— величина внешнего магнитного поля, m—магнитное квантовое число, J — спин ядра, 
— величина квадрупольной связи в единицах частоты. Эта формула остается справедливой, если магнитное поле направлено вдоль оси симметрии градиента электрического поля, а радиочастотное поле амплитуды 
перпендикулярно к 
.
При наложении магнитного поля возникает постоянная добавка 
. Для 
она будет 
а для m = ± 3/2 она равна 
и т. д., в силу чего мы имеем линейное возрастание добавки с увеличением величины магнитного поля. В ЯКР для наблюдения зеемановского расщепления применяются небольшие поля порядка 100 гаусс, снимающие двухкратное вырождение уровней квадрупольной энергии и приводящие к возникновению компонент спектра, симметричных относительно нулевого уровня.
Изучение расщепления линий ЯКР в магнитном поле позволяет определить параметр асимметрии для спина 3/2, что имеет большое практическое значение, учитывая, что другими методами он определен быть не может. В данном случае расщепление оказывается зависящим от ориентации магнитного поля по отношению к главной оси градиента электрического поля кристалла. Естественно, что такая методика требует применения монокристаллических образцов; в поликристаллах мы будем наблюдать лишь уширение линий ЯКР, ибо там монокристаллики ориентированы совершенно хаотически. Анализ линий ЯКР, расщепленных магнитным взаимодействием, в монокристаллах для выбранного направления магнитного поля позволяет определить ориентацию главных осей градиента электрического поля вблизи резонирующих ядер, что делает возможным получение необходимых сведений о структуре.
|
|
|
В случае параметра асимметрии, равного нулю, нулевое расщепление наблюдается, когда магнитное поле направлено под углом 90° по отношению к оси градиента электрического поля. Если же параметр ассимметрии отличен от нуля, то величина угла между магнитным полем и главной осью градиента электрического поля кристалла зависит от азимутального угла.
Поэтому техника снятия зависимости расщепления линий ЯКР от углов позволяет определить направление главных осей градиента электрического поля, а также и кристаллографических осей. Подобная методика дает возможность находить наибольший и наименьший угол для нулевого расщепления ( 
и 
), что позволяет вычислить параметр асимметрии для спина 3/2 по формуле
|
|
|
(21)
Методика чисто квадрупольного резонанса позволяет локализовать положение протонов в кристаллах, хотя квадрупольный резонанс от протонов, безусловно, невозможен. При наличии протонов в образце имеет место дополнительное дублетное расщепление каждой линии квадрупольного резонанса в случае наложения на образец небольшого магнитного поля. Это расщепление наблюдалось при всех углах поворота кристалла, исключая 90°, в силу того, что протон создает в точке, где находится квадрупольное ядро, локальное магнитное поле
(22)
обращающееся в нуль при определенных значениях Θ. Следовательно, в этом случае локальное поле протонов является причиной внутреннего зееман-эффекта.
Дата добавления: 2019-11-16; просмотров: 179; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!