Ядролық магниттік резонанс реферат

Жоспар реферат

1. Тарих спектроскопия магнитті резонанс.
2.Технологичекие қосымшаның ЯМР (негізгі артықшылықтары әдісі ЯМР).
3. Жалпы теориясы, ядролық магниттік резонанс.
3.1.Классикалық шарттарының сипаттамасы магниттік резонанс.
3.2. Кванттық-механикалық талаптарын қарастыру резонанс.
3.3. Спин — решеточная релаксация.
3.4. Спин — спиндік релаксация.
3.5. Табиғат магниттік релаксация.
4.Түрлері ЯМР әдістерін.
4.1.Спектроскопия ЯМР жоғары рұқсат.
4.2.Әдістері спинді эха.
5. ЯМР спектрометрлер.

1. Тарих спектроскопия магнитті резонанс.
Күні кешеге дейін негізі біздің ұсынымдардың құрылымы туралы атомдар мен молекулалардың қызмет еткен, зерттеу әдістерімен оптикалық спектроскопия. Байланысты жетілдірумен спектрлік әдістері, продвинувших облысы спектроскопических өлшеу диапазоны, жоғары (шамамен 103 — 106 МГц; микрорадиоволны) және жоғары жиілікті (шамамен 10-2 — 102 МГц; еңбек), жаңа ақпарат көздерін құрылымы туралы заттар. Жұтқан кезде және испускании сәуле осы жиіліктер сол негізгі процесс, және басқа диапазонында электромагниттік спектрін, ал дәл осы кезде бір энергетикалық деңгейден екінші деңгейге жүйесі жұтып немесе испускает квант энергиясы.

Айырмасы энергия деңгейлері мен кванттардың энергиясы, қатысатын, осы үдерістер, шамамен 10-7 эВ облыс үшін радиожиіліктерді шамамен 10-4 эВ үшін, жоғары жиілікті.

Тоқтатты ядролық моменттер алғаш рет табылған зерделеу кезінде сверхтонкой структуры электрондық спектрлерін кейбір атомдардың көмегімен оптикалық спектрометрлердің жоғары рұқсат беретін қабілеті.

Сверхтонкая құрылымы атом спектрлерін навела Паули 1924 ж. ой, кейбір ядро ие сәті қозғалыс мөлшерінің (бұрыштық момент), ал магнитті сәт, әрекеттесуші атом орбитальными электронами. Кейіннен бұл гипотеза расталды спектроскопическими өлшеулер, анықтауға мүмкіндік берді маңызы бар бұрыштық және магниттік сәттерді көптеген ядролардың.

Әсерінен сыртқы магнит өрісінің магнит моменттері ядролардың бейімделуде, белгілі бір жағдайларда, және пайда көруге мүмкіндігі өткелдер арасындағы ядролық энергетикалық деңгейлері байланысты осы түрлі ориентациями: өткелдерін, болып жатқан әсерінен сәулеленудің белгілі бір жиілік. Кванттау энергетикалық деңгейдегі ядро салдары болып табылады кванттық табиғат, бұрыштық моменттің ядро, қабылдаушы 2I + 1 мәндері. Спиновое квантовое число (спин) І кез келген мәнді қабылдай алады, есе 1/2; ең жоғары белгілі мәндері I (≥7) ие 17671Lu. Өлшемдік ең үлкен мәні, бұрыштық моменттің (ең көп мәні проекция сәттен бөлініп шыққан бағыт) сияқты Iħ, ħ=h/2π, ал h — тұрақты Планк.
Маңызы бар I үшін нақты ядролардың болжауға болмайды, бірақ байқалмады, изотоптар, массалық саны және атомдық нөмірі жұп бар, I = 0, ал изотоптар с нечетными көпшілік сандармен бар полуцелые маңызы бар қаланың арқасы. Мұндай жағдай, қашан санының протондар мен нейтрондар ядро жұп және тең (I = 0), ретінде қарастыруға болады жай-күйі «толық спариванием», ұқсас толық шағылысу электрондардың диамагнитной молекуласындағы.

«1921. Штерн және Герлах әдісі атомдық буданы көрсетті, бұл өлшенетін маңызы бар магнит сәттен атом дискретны тиісінше кеңістіктік квантованию атом коронды магнит өрісі. Кейінгі эксперименттер, пропуская арқылы тұрақты магниттік өріс байламы молекулалардың сутегі болмады өлшеуге аздаған көлемі бойынша магнит моменті ядроның сутек. Одан әрі дамыту әдісін тұрды деп байлам воздействовали қосымша магнетитті, осциллирующим жиілігі, индуцируются өткелдер арасындағы ядролық энергетикалық деңгейлері сәйкес келетін квантовым мәндерге ядролық магниттік сәттен.

Егер ядролық спиновое саны тең I болса, онда ядро бар (2I+1) равноотстоящих энергетикалық деңгейлер; тұрақты магнит өрісінде кернеулігі H арасындағы қашықтық ең жоғары және наинизшим осы деңгейдегі сияқты 2mH, мұндағы m — барынша өлшемдік мәні магнит сәттен ядро. Осыдан арасындағы қашықтық көршілес деңгейлері сияқты mH/I, ал жиілігі осциллирующего магнит өрісін тудыруы мүмкін осы деңгейлер арасындағы өтулер, тең mH/Ih.

Экспериментке байланысты молекулярным пучком дейін детектор жетеді сол молекулалар энергиясы және олардың өзгереді. Жиілігі кезінде орын алады резонансты ауысулар деңгейлері арасындағы жолымен анықталады дәйекті өзгерістер (қашау) жиіліктің кейбір диапазонында. Белгілі бір жиілікте жүреді кенеттен санының азаюы молекулалардың достигающих детектор.

Алғашқы табысты бақылау ЯМР осындай орындалды негізгі магниттік өрістермен тәртібін бірнеше кило эрстед сәйкес келетін жиіліктер осциллирующего магнит өрісінің диапазонында 105-108 Гц. Резонанстық алмасу энергиясымен мүмкін ғана емес, молекулалық шоқтарда; оны байқауға болады, барлық агрегаттық күйдегі заттар.

«1936г. Горнер тырысты табу резонанс ядролардың Li7 барлық фтористом литии және ядролардың H1 в алюмокалиевых квасцах. Басқа еттің жолы болмады болды предпринята гортнером және Бруром » 1942 ж. Тіркеуді сіңіру жоғары жиілікті энергия кезінде резонансе осы эксперименттер есептеді жүргізуге тиісінше калориметрическим әдісімен және аномальной дисперсия. Негізгі себебі, сәтсіздіктер осы тәжірибелер » атты таңдау сәйкес келмейтін. Тек 1945 жылдың соңында екі топ американдық физиктер басшылығымен Ф. Блоха және Э. М. Пурселла алғаш рет алынды сигналдар ядролық магнитті резонанс. Бүрге бақылады резонанстық жұтылуы арналған протонах суда, ал Парселл жетістікке жетіп, табу ядролық резонанстың арналған протонах » парафине. Бұл ашылуы болды олар 1952 жылы марапатталды Нобель сыйлығының лауреаты.

2.Технологичекие қосымшаның ЯМР (негізгі артықшылықтары әдісі ЯМР).
Әдісі ЯМР, ол оның әдісі деп аталады, ядролық магниттік резонанс, еш қатысы жоқ, ядролық физика, ол белгілі зерттейді процестер ядролардың айналдыру, т. е. радиоактивті процестер. Бұл ретте магниттік энергия (а құбылыс ЯМР орын орналастыру кезінде зерттелетін үлгінің тұрақты магнит өрісі) әсер етпейді термодинамикалық қасиеттері заттар, т. б. ол көп есе (дәлірек айтқанда — бірнеше ретті) аз жылу энергиясын тән болып жатқан дағдылы процестерді, соның ішінде және биологиялық.

Негізгі артықшылықтары әдісі ЯМР.

— Жоғары рұқсат ету қабілеттілігі – он тәртіптерді, оптикалық спектроскопия.

— Мүмкіндігі жүргізуге сандық есепке алу (санау) резонирующих ядролардың. Бұл үшін мүмкіндіктер ашады сандық талдау заттар.

— ЯМР спектрлері сипатына процестерді зерттелетін заттағы. Сондықтан, бұл процестер үйренуге болады көрсетілген әдіспен. Әрі қолжетімді көрсетіледі уақытша шкаласы өте кең шегінде – көптеген сағатқа дейін шағын үлестерін секунд.

— Қазіргі заманғы радиоэлектрондық аппаратура мен ЭЕМ-ді алуға мүмкіндік береді параметрлерін сипаттайтын құбылыс, ыңғайлы зерттеушілерге арналған және тұтынушылардың әдісі ЯМР нысан. Бұл жағдай, әсіресе маңызды болып табылады келгенде практикалық пайдалану туралы эксперименттік деректер.

Басты артықшылығы-ЯМР бойынша басқа түрлерімен салыстырғанда спектроскопия мүмкіндігі болып табылады түрлендіру және түрлі өзгеруін ядролық спинді гамильтониана ерік-экспериментатордың іс жүзінде қандай да бір шектеулерсіз және қиыстыру оны арнайы талаптар шешілетін міндеттер. Үлкен күрделілігі картиналар толық рұқсат етілген желілер көптеген инфрақызыл және ультракүлгін спектрлер толық жазу мүмкін емес. Алайда, ЯМР түрлендіру гамильтониана осылайша, үшін егжей-тегжейлі талдау спектрін, көптеген жағдайларда жеңілдетуге мүмкіндік береді және күрделі спектрлері.

Онда қандай оңай мүмкін емес болып қайта құрылсын ядролық спиновый гамильтониан, негізделген белгілі бір себептері. Осының арқасында, ядролық өзара іс-қимыл болып табылады әлсіз енгізуге болады күшті ауытқу, жеткілікті жолын кесу жағымсыз өзара іс-қимыл. Оптикалық спектроскопия тиісті өзара іс-қимыл ие едәуір үлкен күш-қуат және осындай қайта құру іс жүзінде мүмкін емес.

Түрлендіру спинді гамильтониана маңызды рөл атқарады көптеген қосымшаларда бір өлшемді ЯМР — спектроскопия. Қазіргі кезде кең таралуда жеңілдету спектрлерін немесе арттыру, олардың ақпараттылық көмегімен үлдіріндегі спиндік айрығы, когерентті орташалау многоимпульсными последовательностями, айналу үлгілерді немесе ішінара бағдар сұйық кристалды еріткіштерде.

Айтқанда құндылықтары туралы аспаптарының ЯМР, қажет шынайы мүмкіндіктерін сатып алу және пайдалану ЯМР-спектрометрлердің. Осыған байланысты мыналарды атап өту қажет.

Операторлық міндеттері жұмыс істеу кезінде осы спектрометрах орындай алады кез келген адам. Бірақ өзі қызмет көрсету және жөндеу бойынша жоғары біліктілікті талап етеді.

Эксперименттер жүргізу бойынша ЯМР азайтатын келесі. Зерттелетін үлгіні орналастырады тұрақты магнит өрісі құрылатын тұрақты магнитпен немесе, жиі, электромагнитом.

Бұл ретте үлгісі беріледі радиожиілік сәуле, әдетте метрлік диапазондағы. Резонанс детектируется тиісті радиоэлектрондық қондырғылармен, өңделеді және олардың түрінде беріледі спектрограммы мүмкін выедена арналған осциллограф немесе өздігінен жазғыш түрінде бірқатар сандар мен кестелер алынатын көмегімен құрылғысы пайдаланыла отырып, толтырылады. Демалыс резонанстық сигнал болуы мүмкін сондай-ақ, енгізілген сол немесе өзге де технологиялық процесс үшін бұл процесті басқару немесе цикл.

Әдетте, егер туралы әңгіме зерттеуде стационарлық жағдайда моно өлшеуіш қосылыстар ядроларындағы сутегі молекулалық массасы бірнеше жүздеген бірлік (ал мұндай заттарды зерттеу кезінде көпшілігі), салмағы зерттелетін үлгінің болуы тиіс бірнеше миллиграмм жүз миллиграмм. Үлгісі әдетте ерітіледі немесе өзге де ерітіндідегі қоспалар, әрі ерітінді көлемі 0.71 мм3 . Кезінде детектировании ЯМР сигналдарының басқа (басқа Н1) ядролардың үлгінің салмағы жетуі мүмкін екі грамм. Егер зерттелетін зат – сұйықтық болса, онда, әрине, дайындау ерітіндісі, бұл жағдайда, міндетті емес – барлық мақсаттарға байланысты эксперимент.

Көмегімен спектрометрлердің жұмыс істейтін импульстік режимде болады детектировать ЯМР сигналдар кез келген неше угодно шағын санының заттар. Әрине, бұл жағдайда талап етіледі жай ғана көп уақыт алу үшін жеткілікті сенімді эксперименттік нәтижелері.

Көптеген заттар белгілі еріп қалады немесе еріп қалады шектеулі. Бұл жағдайда сигналы ЯМР тіркеуге болады сәуірдегі қатты фаза. Талап етілетін ілу зерттелетін үлгінің дейін үш грамм. Орынды жерде атап өту барысында эксперимент үлгі бұзылады және пайдаланылуы мүмкін кейін басқа мақсаттар үшін.

Жоғары сезімталдығы мен жеделдігі әдісі ЯМР болмауы, химиялық әсер ету үлгісі, мүмкіндігі үздіксіз өлшеу параметрлерін ашады многообразные оны қолдану өнеркәсіп.

Енгізу әдісі ЯМР кедергі :күрделілігі аппаратурасын және оны пайдалану, жоғары құны спектрометрлердің, зерттеу сипаты ең әдісін.

3. Жалпы теориясы, ядролық магниттік резонанс.
3.1.Классикалық шарттарының сипаттамасы магниттік резонанс.
Айналмалы заряд q ретінде қарастыруға болады, айналма ток, сондықтан ол өзін қалай магнитті диполь, моментінің тең:

m=iS, (2.1)

мұнда i-күш эквивалентті ток;

S — алаңы, қамтылатын кольцевым тогы.

Сәйкес ұғымымен ток күшін иеміз:

i=qn,

мұндағы n=v/2pr-айналым саны заряд q секундына;

v-сызықты жылдамдығы;

r-радиусы шеңбер бойынша қозғалатын заряд.

Егер көшу электромагниттік бірліктер (т. е. бөлу заряд) және қарастырылғаны ескерілсін, S=pr2, онда өрнек (2.1) переписать мынадай түрде:

m=qvr/2c. (2.2)

Айналатын бәрі массасы М ие бұрыштық момент (немесе импульс сәті) L білдіретін болып вектор, бағытталған ось бойымен айналу бар шамасына Mvr. Мұнда L=[rp]=[rv], бұл жағдайда r^v. Және заряды және массасы қатысады, бір және сол айналу (айналмалы қозғалыс), сондықтан вектор магнит сәттен коллинеарен вектору, бұрыштық моменттің, ол байланысты ара қатынасы

=(q/2Mc)L=gL, (2.3)

мұндағы g=q/2Mc-гиромагнитное қатынасы болып табылатын жеке сипаттамасы бөлшектер (ядро).

Мұнда қарастырылып отырған модель, әрине, мүмкін емес түсіндіруге де болуы магнит сәттен у бейтарап бөлшектер (мысалы, нейтронның), бірде теріс магниттік сәттердің кейбір ядролардың. Дегенмен, зерттеу классикалық қозғалыс магнитного диполя в магнит өрісінде алуға мүмкіндік береді қосымша (салыстырғанда квантты-механикалық қарастыру) туралы мәліметтер, табиғатта магниттік резонансты сіңіру, әсіресе қарау кезінде стационарлы емес құбылыстар. Кемшіліктері классикалық үлгісін көрсетеді құрылымының күрделілігі ядро: толық бұрыштық моменті ядроның сонда нәтижесінде, қосу әр түрлі комбинациях орбиталық және спиновых қозғалыс бөлшектердің құрамына кіретін ядро. Бұл қосу ұқсас байланыс спиновых және орбиталық сәттердің электрондардың атомах және молекулах.

Білдіру 2.3 жазуға мүмкіндік береді классикалық қозғалыс теңдеуі магнит сәттен векторлық түрде былайша:

d/dt=g[], (2.4)

мұндағы –сыртқы магнит өрісінің кернеулігі.

Егер болмаған жағдайда магнит өрісінің айналдыру векторы бұрыштық жылдамдығы болса , онда заңына сәйкес Ньютон үшін айналмалы қозғалыс білдіру үшін d/dt болады түрі:

d/dt=[]. (2.5)

Бірі-салыстыру өрнектерді 2.4 және 2.5-бұл магнит өрісінің дәл баламалы айналымына кері жаққа айналады сәттен бұрыштық жылдамдығы =-g (2.6), яғни ω=gH, немесе n=gH/2p (2.7) мұнда n [Гц] ,H [Э] (орынды еске [ab]=-[ba]).

Осылайша, тұрақты магнит өрісі векторы магнит сәттен болады прецессировать айналасында бағыты векторының тұрақты бұрыштық жылдамдықпен -g бағытына қарамастан, векторын , яғни айналу осі арасындағы бұрышты бөлшектер мен бағыты өріс (сур.1).Бұрыштық жылдамдықпен мұндай прецессии деп атайды ларморовой жиілігі, ал өрнек 2.6 – формуламен Лармора.

Егер көшу координаттар жүйесінде айналмалы бірқалыпты бұрыштық жылдамдықпен -g, онда болмаған жағдайда, басқа магнит өрісінің векторы магнит сәттен осы координаттар жүйесінде болып қалады өзгеріссіз бойынша шамасы және бағыты. Басқа сөздермен айтқанда, айналмалы координаттар жүйесінде тұрақты магнит өрісі сияқты, меніңше, жоқ.

Сур.1. Прецессия магниттік сәттен магнит өрісінде

Делік енді, бұл басқа өріс енгізілді басқа, неғұрлым әлсіз өріс 1, тұрақты шамасы бойынша және бірқалыпты айналмалы жазықтықта перпендикуляр бағыты (сур.1). Егер айналу жылдамдығы өріс 1 тең жиілігі ларморовой прецессии, онда бұл өрісте айналатын болады және жоғарыда аталған айналмалы координат жүйесі. Болуы өрісінің пайда болуына әкеледі сәттен күштері [1], ол ұмтылады бұру ядролық кезде жазықтық, перпендикулярную . Егер 1-бағыт айналмалы координаттар жүйесінде өзгеріп отырады, онда бағыт тиісті кезден күштері тез өзгеретін бірден-бір нәтижесі болады әлсіз кезеңдік ауытқу прецессии магнит сәттен.

Егер, алайда, өзі поле 1 жұлын бастап ларморовой жиілігі, онда айналмалы координаттар жүйесінде ол өзіңді тәріздес тұрақты өріс. Сондықтан бағыт сәттен күштер болып қалады өзгеріссіз, ол тудырады күшті тербелістер бағыты магнит сәттен бастап, т. е. үлкен өзгерістер арасындағы бұрышты және 0. Өзгеруі кезінде бұрыштық айналу жылдамдығы өріс 1 тербелістер үлкен амплитудасы бар туындауда бұл ретте, осы жылдамдықта бастап ларморовой жиілігі. Бұл жағдайда айтады құбылыс резонанс.

Осыған ұқсас құбылыс резонанс бақылануға тиіс болған бағыт өріс 1 фиксировано, ал оның шамасы бойынша өзгереді синусоидальному заңға жиілігі жақын жиілігі ларморовой прецессии. Бұл мұндай өрісі түрінде көруге болады суперпозиция екі тең өріс, айналмалы тең бұрыштық жылдамдықпен қарама-қарсы бағытта (сур.2). Бұл өріс, айналмалы бағытына қарама-қарсы бағыттағы ларморовой прецессии емес әсер резонанс.

Сур.2. Жіктеу векторының магнит өрісінің екі вектордың айналмалы қарама-қарсы.

Іс жүзінде құру үшін магнит өрісі, осциллирующего бойында белгілі бір бағыттар, мысалы, бойымен х осі бойынша орауышта, ось оның перпендикулярна өріс 0 бағытталған ось бойымен х, әкеледі » айнымалы ток. Кернеу жиілігі w, қоса беріліп отырған қарай орауышта жасайды жолында баламалы екі айналмалы қарама-қарсы бағытта өрістер шамасы (Н1соѕ wt+H1sin wt) және (H1cos wt – H1sin wt).

Егер w сәйкес келетін жиілікте резонанс, магнитті диполь жұтып энергиясын өрістер құрылатын катушка, соның салдарынан векторы магнит сәттен қабылданбайды бағытта жазықтық ху және екінші (қабылдау) орамада орналасқан ось бойымен, наводится э. д. с.

Т. о., қарастырылған мұнда классикалық үлгісі резонанс, түсіндіре мәні мен құбылыстарды көрсетеді және эксперименттік оның көрінісі тұратын үздіксіз поглощении электромагниттік өріс энергиясы Н1.

3.2. Кванттық-механикалық талаптарын қарастыру резонанс.
Кезде магнит өрісінің әрбір ядро алады қосымша қуат -m аталатын зеемановской. Гамильтониан бұл жағдайда өте қарапайым түрі

H=-m (2.8)

Бағыттай отырып, осі z бойымен ұсынылған тұрақты магнит өрісінің 0, аламыз

H=-gh0Iz (2.9)

Меншікті мәндер осы гамильтониана туындылары болып табылады шамасын gh0 меншікті маңызы бар операторының Iz . сондықтан да ықтимал маңызы бар қаланың энергия тең

Е=-gh0m , m= I , I-1 , … , -I . (2.10)

Көбінесе бақылау үшін магнитті резонанс қолданады айнымалы магнит өрісі бағытталған перпендикуляр тұрақты өріс. Егер амплитудасын айнымалы өрісті белгілеу арқылы H0x, онда бөлігі толық гамильтониана соқтыратын мәртебесі болады түрі

Нвозм=-gh0xIxcoswt (2.11)

Оператор Іхимеет ерекшеленетін нөлден матрицалық элементтері (m ‘êIx êm) байланыстыратын жағдайын m және m’ болған жағдайда ғана орындау теңдік m’=m+\-1. Осыған сәйкес рұқсат етілген ауысулар тек арасындағы көршілес деңгейлері, не береді

hw=DE=gh0 (2.12)

немесе

w=g0 (2.13)

Бұл қатынасы мүмкіндік береді жиілігін есептеу кезінде байқауға болады, резонанс, егер белгілі болса, қандай жолмен анықтауға болады g.

Вычислим магниттік және механикалық моменттері бөлшектер массасы ми заряд e, қозғалушы бойынша шеңбер радиусы r кезеңімен Т. бұл жағдайда механикалық момент

J=mvr=m(2pr2/T), (2.14)

ал магнитті сәт

m=iA (2.15)

(қарастырамыз жүйесі ретінде контур ток i, қамтитын аумағы А). Өйткені i= (e/c)(1/T), аламыз

m=(е/c)(pr2/T). (2.16)

Салыстыру есептелген мәндері m және J береді g=m/J=e/2mc. Басқа бағалау тәртібін шамасын g бұл формула туралы қорытынды жасауға мүмкіндік береді, деп g үшін ядролардың болуы тиіс үш тәртібін аз шамасын g үшін электрондар. Пайдалану керек ең күшті магнитті өрістермен, қандай алынуы мүмкін зертханалық жағдайда және т. б. бұл шамасы артады поглощаемых кванттардың, және сигнал резонанстық артып келеді.

Эксперимент Штерна – Герлаха.
Елеулі қасиеттерін түсіну үшін магнит сәттен оқып үйрену болып табылады оның кванттау, т. е. болуы микробөлшектер дискретті күйлер, әр түрлі магниттік қасиеттері.

Классикалық эксперимент дәлелдеу бойынша дискретті қасиеттерін магнит сәттен алғаш рет жүзеге асырылды Штерном және Герлахом. Простейшая схемасы осы тәжірибені жүргізген алдымен үшін электрона тұрады келесі (сур.3.). Катод, ол келтірілсе қабаты натрий, қызады, температураны реттеуге вакуумда. Байламы атомдар натрий жүйесінің көмегімен фокусирующих саңылаулары жіберіледі арасындағы кеңістік полюсами магнит, магнит өрісі, оның неоднородно; атап айтқанда, компонент өрістің Нz (ось бойымен магнит) тәуелді z координаттары, т. е. дНz/дz ≠ 0. үшін магнит орналастырылады plate, тіркейді байламы атомдар натрий. Егер магнит өрісі болмаса, онда байламы аударады орталығында пластиналар (Δl=0). Предполагая, 2s-электрон атом натрий ие меншікті магнитті сәт μе, онда қолдану кезінде біртекті емес бөлігі магнит өрісінің электрон болады, күш F, проекция, оның осі z тең

Fz=(μe)z*(бд/дz), (2.17)

онда (μе )z – проекция магнит сәттен электрона білікке z . бұл күш тудыруы ауытқу буданы. Т. о., шамасын өлшеу ауытқу шоғыры Δl үшін пайдалануға болады шамасын анықтау проекцияда магнит сәттен электрона (μе)z.

Сур.3. Эксперимент схемасы Штерна – Герлаха.

Ең қызықты нәтиже осы эксперименттер тұрады деп пластине анықталса екі компоненттері (дуплет) орналасқан оң және сол жағында орталығының қашықтықтарда ±Δl. Бұл нәтиже болуы туралы куәландырады ансамблінің бөлшектердің екі жүйе сипатталатын әр түрлі мәндерімен проекцияда магнит сәттен ±(μе)z.

Белгілі бір өндірілмеді, туындаған негізінен айрықша малостью ядролық магниттік сәттерді, эксперименттер Штерна – Герлаха жүргізілуі мүмкін және жағдайы үшін ядролардың. Бұл ретте, алайда, көрсетеді, бұл үшін кейбір ядролардың байқалады, екі емес, саны көп компонент.

3.3. Спин — решеточная релаксация.
Ядролық арқа әрқашан өзара іс-қимыл жасайды, өз-қоршаған орта (тор), бірақ сонымен қатар, бұл өзара іс-қимыл аз, допустимо ажырата спиновую температураны және температураны торлар. Алайда, арқасында тиісті слабому өзара іс-қимыл екі арасындағы жүйесімен белгіленеді жылулық тепе-теңдік. Сондықтан қарастыру қажет жылдамдығын анықтау тепе-теңдік. Бұл процесс үшін маңызды рөл атқарады табиғатын анықтау ЯМР.

Қарастырайық жүйесі ядролардың помещенную тұрақты магнит өрісі 0 (алаң 1 жоқ). Үшін термиялық көшу, басқа өзара іс-қимыл жүйесін спинов ядролардың тормен қажет болуы белгілі бір энергетикалық жай-күйін осы жүйесі (тор), онда ауысуы мүмкін. Бұл суреттейді, предположив, бұл резервуарға (тор) бар тек екі деңгейі энергия арасындағы қашықтық дәл осындай, ядролық.

Егер ядро мен резервуар басында орналасқан, қарама-қарсы жағдайда (сур. 4а), онда бір мезгілде көшу, көрсетілген көрсеткішпен қанағаттандырады заң энергияның сақталу. Демек, ядро болуы мүмкін беруге энергиясын торда. Екінші жағынан, егер екі жүйесі бар жоғарғы жағдайы (сур. 4б), онда бір мезгілде өту мүмкін емес, бұл сақталады энергия. Ықтималдық өткелдер жұту және испусканием бірдей. Болған жағдайда спин — решеточного өзара іс-қимыл бұл тепе-теңдік бұзылады, т. б. бұл жағдайда жылдамдығы ядролық көшу байланысты мүмкіндігін резервуар күйде кезде ауысуы мүмкін.

Сур.4. Өткелдер: а — рұқсат етілген; б — тыйым салынған.

Қайта оралсақ, біздің жүйесі, аламыз:

(n – правн.)=(n – правн.)0exp(- t/T1), (2.18)

n – айырмасы ылғалдылығы екі деңгейден немесе артық ылғалдылығы.

Т. о., арасындағы айырма артық саны бар ядролар еркін уақыт сәтінде және оның мәні жай-күйі жылулық тепе-теңдік (яғни, сәтте, қашан t=Т1) кемиді е. Бұл уақытта сипаттайды жылдамдығы, жүйесі ядролық спинов келеді жылулық тепе-теңдік, басқа бас бостандығынан дәрежесі бар осы үлгінің (торлар). Шамасы Т1, әдетте, деп аталады уақыт спин — решеточной релаксация. Осы уақыт ішінде белгіленеді айырмасы ылғалдылығы деңгейдегі жауап беретін, осы мәнге Н0 және температура. Нәтижесі осы айырмасының пайда болуы болып табылады результирующего макроскопического магнит сәттен үлгідегі. Сондықтан Т1 білдіреді үшін қажетті уақыт магниттеу үлгідегі.

Процесс спин — решеточной релаксация әкеледі уширению резонанстық желісі, және т. б өткелдерін, индуцируемые басқа да бас бостандығынан дәрежесі бар молекулалар жасайды, соңғы уақытта өмір өзегі осы жай-күйі. Тәртібі шамасын уширения, шақырылған осы процеске тең:

Dn»p¤2Dt, (2.19)

мұнда Dn [Гц].

Бұл көріністе (2.19) Dt – характеристическое уақытта қатар процесс, ол әкеледі белгісіздік мағынада резонанстық жиілік, яғни негіздейді кеңейту сигнал. Т. о., сызықтың ені бірлігінде жиілігін, шартты спин — решеточной тұр, шамамен тең 1/Т1.

Уақыт спин — решеточной релаксация айтарлықтай қоршаған ортаға тәуелді типті және ядро. Беру магниттік энергия протондар мен басқа да ядролардың бастап спином 1/2 басқа еркіндік дәрежесі болуы мүмкін тек бір жолмен – арқылы флуктуаций жергілікті магниттік өрістер. Ядроның аса жоғары мәндерімен арқасы бар электр квадрупольные сәттерді, олар өзара мүмкін флуктуирующими электр өрістері. Сондықтан маңызы бар қаланың Т1 үшін осындай ядролардың аз. Сұйықтықтар үшін маңызы бар қаланың заманнан спин — решеточной релаксация жатыр шегінде 10-2 – 102 с. қатты денелер Т1 өзгеріп отырады 10-4 – 104 с.

3.4. Спин — спиндік релаксация.
Басқа өзара іс-қимыл тормен, ядро болуы мүмкін сондай-ақ, өзара іс-қимыл бір-бірімен. Бұл процесс сипатталады, уақыт өте келе спин — спинді әрекеттесу, ол белгіленеді, әдетте, ретінде Т2. Әрбір магниттік моменті ядроның жұмыс істейді ғана емес, тұрақты магниттік өріс Н0, бірақ әлсіз күшті магнит өрісі лок құрылатын магниттік ядролармен. Магнитті диполь қашықтықта r жасайды өріс m/r3.