Ядерний магнітний резонанс (ЯМР).



Магнітний момент  ядерного спіну  взаємодіє з магнітним полем . Енергія цієї взаємодії залежить від проекції ядерного спіну на вісь паралельну до напрямку поля , тобто від магнітного числа ядерного спіну :

.                                  (16.38)

Рис.16.13. Схема енергетичних рівнів протону ( ) у магнітному полі .

Тут і  - ядерний фактор спектроскопічного розщеплення (ядерний множник Ланде) і магнітний момент (магнетон) протону відповідно. На рис.16.13 наведена схема розщеплення енергетичних рівнів унаслідок взаємодії магнетону протону з  у магнітному полі .  Ці два розщеплені рівні відповідають двом сателітним рівням біля двох зеєманівських рівнів розщепленого магнітним полем терму   атома водню на рис.16.10. Поперечне до напрямку сталого магнітного поля змінне магнітне поле стимулює переходи між цими розщепленими рівнями у відповідності з правилом відбору . Тому у поперечному осцилюючому магнітному полі виникає резонансне поглинання електромагнітної енергії при умові:

. (16.39)

Резонансне поглинання електромагнітної енергії, обумовлене ядерним парамагнетизмом, називається ядерним магнітним резонансом або скорочено (ЯМР). Воно було відкрите Ф.Блохом і Е.Парселом і є окремим випадком магнітно резонансних методів. Оскільки маса протону значно більша маси електрона, то ядерний магнетон протону значно менший магнетона Бора . Це означає, що резонансна частота ЯМР значно менша частоти ЕПР:

,      (16.40)

Рис.16.14. Принципова схема приладу для дослідження ЯМР: 1- зразок, 2 – контур, що приєднується до генератора і створює , 3 – полюси електромагніту, що створює стале поле  , 4 – котушка для модуляції поля.

де   в гаусах.

Принципова схема експериментальної установки для дослідження ЯМР наведена на рис.16.14. Зразок розміщується в котушці контуру, яка знаходиться між полюсами електромагніта, що створює стале магнітне поле . Котушка під’єднується до генератора змінного струму, який створює змінне магнітне поле у зразку , перпендикулярне до . Вимірюється добротність контуру із зразком. Дослідження ЯМР здійснюється при фіксованій частоті . Підбирають такі умови, щоб змінне магнітне поле досягало резонансних значень  разів за секунду. Використання фазового детектора дозволяє реєструвати або лінію спектру поглинання  або похідну  

ЯМР успішно використовується для дослідження таких речовин, у яких ядерний парамагнетизм переважає над ядерним діамагнетизмом.

Здебільшого ЯМР застосовується для вимірювань:

· гіромагнітного фактора ядра;

· магнітних моментів ядер;

· кількості ядер, що поглинають електромагнітні хвилі, за площею резонансного контуру поглинання;

· напівширину резонансної кривої поглинання, котра дозволяє оцінити величину локального поля, час релаксації, середній час перебування в збудженому стані.

Але найбільш ефективним ЯМР виявився в органічній хімії, біохімії, біології й медицині, бо дозволяє ідентифікувати складні молекули і давати відомості про їх структуру по числу, частотному положенню та інтенсивності ліній ЯМР. Метод ЯМР не руйнує об’єкти досліджень, тому може використовуватись ще й для вивчення живих об’єктів. Досліджуючи живий об’єкт у різних місцях (скануючи пошарово), по лініям ЯМР можна судити про просторовий розподіл молекул, що містять атоми водню, фосфору і т. д. Ця методика дозволяє розділити за зображеннями ліній ЯМР м’які тканини, кістки, судини, виявляти патологічні включення розмірів менших міліметру. Метод ЯМР - інтроскопії[28] (томографія), як ефективний метод діагностики захворювань, широко використовується в сучасній медицині.


Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 715; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!