ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Методы определения спина и магнитного момента ядра, основанные на использовании внешних полей из "Введение в ядерную физику " Н надо различать три существенно разных случая случай сильного поля, случай слабого поля и промежуточный случай. Остановимся подробнее на двух первых случаях. [c.70] Полное число различных состояний , подсчитанное для всех возможных значений F, очевидно, равно (2/ + 1) (2/ + 1). [c.71] Особенности обоих случаев используются в различных методах определения спинов и магнитных моментов ядер. Рассмотрим следующие методы наблюдение эффектов Зеемана и Пашена — Бака, метод отклонения молекулярных пучков, метод магнитного резонанса. [c.71] Наблюдение эффектов Зеемана и Пашена — Бака. Сущность этого метода очевидна из рассмотрения особенностей случаев слабого и сильного поля. Наблюдение эффекта Зеемана соответствует случаю слабого поля и дает возможность определить спин ядра I по общему числу расщеплений (2/ + 1) (2/ -1-1). Наблюдение эффекта Пащена — Бака соответствует случаю сильного поля и позволяет определить спин ядра / по числу 2/ + 1 расщеплений подуровней. [c.71] Опыты по определению магнитных моментов ядер значительно труднее опыта Штерна и Герлаха, так как из-за малости магнитного момента ядра требуется наблюдать примерно в 1000 раз меньшие эффекты. Кроме того, задача чрезвычайно осложняется необходимостью регистрировать этот весьма слабый эффект на фоне в 1000 раз более сильного эффекта, обусловленного магнитным моментом электронных оболочек. [c.72] Эти трудности были преодолены следующим образом. Для того чтобы увеличить эффект, был изготовлен электромагнит со специальной формой полюсных наконечников (рис. 15), обеспечивающий получение сильного резко неоднородного поля с градиентом (2ч-5) 10 э/см. Для устранения сильного фонового эффекта от электронных оболочек в качестве объектов исследования брали не атомы, а молекулы с взаимно скомпенсированными моментами электронов (на,пример, Нг, HjO). [c.72] Несмотря на это, Штерну, Эстерману и Фришу удалось измерить магнитный момент протона , который оказался равным примерно 2,5 хв. Это значение сильно отличается от величины 1 1в, которую можно было ожидать по аналогии с электроном. [c.73] По причине того, что отклонение определяется магнитным моментом не ядра, а атома, метод слабых полей непригоден для определения магнитного момента ядра. [c.74] Описанным методом были определены спины ядер калия, цезия и других элементов. [c.74] Метод магнитного резонанса и другие радиочастотные методы. Особенно точным методом определения магнитных моментов ядер является метод магнитного резонанса, или радиочастотный метод, предложенный Раби . [c.74] Идея метода Раби заключается в принудительном ивмененин ориентации ядерного спина резонансным высокочастотным электромагнитным полем. Схема соответствующего прибора изображена на рис. 17. [c.75] Узкий пучок молекул или атомов при своем движении из нагревателя Я в детектор Д проходит через все три магнитных поля, которые, взаимодействуя с магнитными моментами атомов и ядер, ориентируют их в соответствии с возможными значениями для проекций векторов / и /. В результате вектор магнитного момента будет прецессировать с частотой Лармора вокруг направления внешнего магнитного поля подобно волчку в поле силы тяжести. [c.75] Поле Яг создается с помощью электромагнита с илоскопарал-лельными отшлифованными и отиолированными полюсами. Высокая тщательность изготовления этого электромагнита необходима для создания строго однородного поля, которое должно выделять в пространстве направление для ориентации диполей, но не смещать их. [c.76] Обычно условие резонанса находится плавным изменением напряженности постоянного поля (изменением ларморовой частоты) при постоянной частоте переменного поля. Достоинством метода является возможность использования его для исследования ядерных моментов в атомах, как лишенных электронного момента, так и с электронными моментами, отличными от нуля. [c.77] Используются и другие варианты метода магнитного резонанса. Отличие их друг от друга в основном сводится к способу обнаружения переориентации магнитных моментов в резонансном поле. В одном ив способов, например, переориентация обнаруживается по испусканию или поглощению квантов излучения, которым сопровождается переориентация диполей, в другом — по наведению прецессирующими ядерными спинами э. д. с. в катушке, помещенной около исследуемого образца. Оба способа не требуют создания узких пучков и неоднородных полей. [c.77] Применение радиочастотных методов позволяло получить наиболее точные значения магнитных момеитов ядер. [c.77] Вернуться к основной статье