Порядок выполнения работы. В данной работе в качестве образов исследования служат образцы воды с примесью парамагнитной соли CuSO4 различной концентрации С

В данной работе в качестве образов исследования служат образцы воды с примесью парамагнитной соли CuSO₄ различной концентрации С. В трех образцах концентрация соли С₁, С₂, С₃ является величиной известной, а в одном С_х – нет. В качестве резонансных ядер служат ядра водорода ¹Н – протоны. Резонансная частота спектрометра – 25 МГц. Длительность 90°-импульса – 3 мкс.

1. Методом спинового эхо с помощью последовательности импульсов 90° – t – 180° (последовательности Хана) измерить время поперечной релаксации Т₂ во всех образцах. Для этого в каждом из образцов измерить начальную амплитуду сигнала индукции А₀ после 90°-импульса (t=0) и амплитуды сигналов эхо в моменты t = 2t. Раздвижку t (не менее 10 различных значений) варьировать в таких пределах, чтобы амплитуда сигналов эхо изменялась не менее, чем в десять раз от начального значения А₀. Для каждого из образцов построить график зависимости lnA от t и по тангенсу угла наклона определить время Т₂. Оценить ошибку из­мерения.

2. Методом восстановления намагниченности – с помощью импульсной последовательности 90° – t – 90° измерить время спин-решеточной релаксации Т₁ во всех образцах исследования. Для этого в каждом из образцов сделать следующее: а) выключить первый импульс в серии и измерить амплитуду сигнала индукции после второго 90°-импульса A_∞, б) включить первый импульс и измерить амплитуду сигнала индукции А_t после второго импульса серии. Раздвижку t ( не менее 10 различных значений) варьировать в таких пределах, чтобы амплитуда минимального сигнала индукции отличалась не менее, чем в десять раз от значения A_∞. Для каждого из образцов построить график зависимости ln(A_∞ ­^_ А_t) от t и по тангенсу угла наклона определить время Т₁. Оценить ошибку из­мерения.

3. На одном и том же графике построить две зависимости и (по оси ординат – или , а по оси абсцисс – С) для образцов с известной концентрацией парамагнитной соли С₁, С₂, С₃. Методом наименьших квадратов обработать зависимости и как и и определить величины а и b и их ошибки. В соответствии с полученными значениями а и b на графиках построить прямые и . Из этих графиков найти неизвестную концентрацию соли С_х и определить среднее значение .

4. По построенным графикам и (экспериментальные точки) и и (прямые линии) оценить соответствие полученных результатов с теорией ядерной магнитной релаксации.

В отчет о проделанной работе входят:

1. Таблицы зависимостей А от t при измерении Т₂ и Т₁.

2. Графики зависимостей lnA от t и ln (A_∞ ­^_ A_t) от t

3. Таблица вычисленных значений времен релаксации Т₁ и Т₂ с указанием доверительного интервала.

4. Графики зависимостей и (экспериментальные точки) и и (прямые линии).

5. Найденное значение .

6. Интерпретация полученных результатов.

7. Выводы.

Контрольные вопросы

1. Что называется ядерным магнитным резонансом (ЯМР)?

2. В каких системах наблюдается ЯМР?

3. Как связан магнитный момент ядра с моментом количества движения?

4. Какую энергию приобретает изолированное ядро с магнитным моментом m в магнитном поле напряженностью ?

5. Как перейти от неподвижной системы координат к вращающейся?

6. Что называют ядерной магнитной релаксацией?

7. Какие виды магнитных релаксаций существуют и какова их природа?

8. Что представляет собой сигнал свободной индукции?

9. С помощью каких последовательностей можно измерить время спин-решеточной релаксации Т₁? Изложить методику измерения времени Т₁.

10. В чём заключается метод спинового эха? Изложить методику измерения времени релаксации поперечной намагниченности.

Литература

1. Абрагам А. Ядерный магнетизм. М.: ИЛ, 1963, 552 C.

2. Фаррар Т., Беккер Э. Импульсная и фурье-спектроскопия ЯМР. М.: Мир, 1973, 164 С.

3. Практикум по магнитному резонансу: Учеб. пособие / Под ред. В.И. Чижика. СПб.: СПбУ, 2003, 184 С.

4. Вашман А. А., Пронин И.С. Ядерная магнитная релаксация и ее применение в химической физике. М.: Наука, 1979, 236 С.

5. Лундин А. Г., Федин Э.И. Ядерный магнитный резонанс. Основы и применения. Новосибирск: Наука, 1980, 192 С.

6. Дж. Робертс Ядерный магнитный резонанс. М.: ИЛ, 1961, 132 С.

7. В.И. Чижик. Ядерная магнитная релаксация: Учеб. пособие. СПб.: СПбУ, 2004, 388 С.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N2