ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Ядерный магнитный резонанс из "Ядерный магнетизм " В методе ядерного резонанса, разработанном независимо друг от друга двумя исследовательскими группами, соответственно возглавлявшимися Блохом [111 ж Парселлом [121, обнаружение прохождения через резонанс основано на изменении, происходящем при резонансе в самом электромагнитном устройстве, которое вызывает изучаемые резонансные переходы. Эти явления были описаны несколькими способами, но ни одному из них нельзя отдать предпочтения. Согласно принятой в настоящее время точке зрения, самое простое описание явления (применяемое в основном Парселлом и его сотрудниками) основывается на том, что система ядерных спинов поглощает электромагнитную энергию, излучаемую радиочастотным генератором. Поскольку, как будет показано в гл. II и III, это поглощение пропорциопально электромагнитной энергии, локализованной в резонаторе, катушке или полости, в которых создается поле, вызывающее переходы, то ядерное магнитное поглощение можно рассматривать как дополнительную нагрузку или как изменение добротности Q резонансной цепи возбуждающей системы. Более подробно этот вопрос рассмотрен в гл. III. Электромагнитное обнаружение резонанса имеет важные следствия. [c.20] Хотя одна постоянная времени не всегда достаточно xoponio описывает установление теплового равновесия ядерных спинов с решеткой, такая постоянная обычно вводится по крайней мере для того, чтобы определить временный масштаб процесса. Она получила название сшш-решеточного времени релаксации Г,. [c.21] Одна из главных задач ядерного магнетизма состоит в изучении механизмов релаксации и вычислении времен релаксации. Этому вопросу будет посвящена значительная часть настоящей книги. [c.21] Эксперименты по наблюдению ядерного резонанса стационарными методами можно интерпретировать, рассматривая два конкурирующих процесса релаксацию, которая стремится установить больцмановское распределение населенностей, и действие электромагнитного поля, которое стремится нарушить его. Другой (в некоторых случаях более наглядный) способ рассмотрения явления ядерного резошанса состоит в описании его как вынужденной прецессии вектора ядерной намагниченности во внешнем радиочастотном поле. Прецессия наводит в приемной катушке поддающуюся измерению электродвижущую силу. [c.21] Указанный способ описания будет развит более подробно в гл. П1. [c.21] Большие концентрации ядер и малые расстояния меладу ядерными спинами в веществе приводят как следствие к существованию относительно. сильных спин-спиновых взаимодействий. Особенно важными они оказываются в твердых телах, в жидкостях их эффективность значительно меньше, как будет подробно показано ниже,.за счет быстрого относительного движения ядер. [c.21] Метод магнитного резонанса, описанный выше в общих чертах, получил к настоящему времени значительное развитие. Широко применялись различные нестационарные методы, в которых изучалось поведение спинов, не находящихся в равновесии с решеткой. Были предложены методы дшжамшческой поляризации, позволяющие увеличить во много раз разность населенностей между двумя уровнями по сравнению с равновесной. Появились методы двойного резонанса, в которых переход, вызванный на определенной частоте, обнаруживается по его влиянию (например, через спин-сниновое взаимодействие) на другой переход, который наблюдается обычным способом и, таким образом, используется в качестве индикатора первого перехода. [c.22] Первый успешный эксперимент такого рода [16], основанный на применении динамической поляризации ядер, был проведен при температуре 1,5 °К, при которой, если не ядерное, так электронное расщепление сравнимо с кТ. Возбуждая запрещенный переход в спектре радиоактивного Со , удалось получить значительное увеличение ориентации ядер Со , которая регистрировалась по появлению (а не нарушению) анизотропии -излучения механизм явления будет рассмотрен позднее. Значение частоты, на которой появляется указанный эф кт, определяет величину расщепления возбуждаемого перехода. Другие эксперименты описанного типа были выполнены на радиоактивных Ав и внедренных в кремний. Хотя нельзя утверждать, что в рассматриваемых экспериментах спины находятся в равновесии с решеткой, однако наличие теплового контакта между системой возбужденных спинов и решеткой в течение опыта или до его начала является существенным моментом, и в этом отношении динамическая поляризация глубоко отличается от других способов поляризации, описанных в 3. [c.22] Существование квадрунольных моментов позволило индуцировать электрические квадрупольные переходы между спиновыми энергетическими уровнями ядер 118]. Простая оценка порядка величины показывает, что поля, создаваемые в образце внешними проводниками, слишком однородны для этой цели. Необходимые градиенты поля могут быть получены за счет периодического движения ионных зарядов внутри -образца при помощи акустических колебаний, возбужденных внешним генератором. Обнаружить резонанс можно либо непосредственно методами магнитного резонанса по уменьшению неравенства населенностей, возникающему в результате акустического облучения, либо даже (как это сделано в последних экспериментах) по прямому поглощению ядерными спинами акустической энергии, проявляющемуся в виде дополнительной нагрузки на ультразвуковой генератор. [c.23] Мы закончим этот обзор различных способов обнаружения ядерного резонанса в плотном веществе замечанием, что для этой цели с большой пользой могли бы применяться даже статические проявления ядерного магнетизма. Крутящий момент, действующий на ядерную намагниченность образца, подвешенного в неоднородном магнитном поле, может быть изменен путем нарушения этой намагниченности наложением насыщающего радиочастотного поля. Это изменение, отделенное таким образом от значительно большего крутящего момента, действующего на образец благодаря диамагнитной намагниченности электронов, позволяет обнаружить ядерный резонанс. [c.23] Различные видоизменения метода представляют интерес для изучения других случаев, включая наличие большого электрического квадрупол ьного расщепления в монокристаллах. В этом последнем случае насыщение одного перехода спектра могло бы привести к большому увеличению магнитного момента образца вдоль кристаллической, оси, а не вдоль внешнего поля, приводя к отклонению даже в однородном поле, что. является желательным условием всякого резонансного эксперимента. [c.23] Вернуться к основной статье