Учебник Ядерная и атомная физика для студентов

Метод ядерного магнитного резонанса

Особенно точным методом определения магнитных моментов ядер является метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Идея метода заключается в принудительном изменении ориентации магнитного момента ядра (а, следовательно, и спина), находящегося в сильном магнитном поле, под действием слабого высокочастотного магнитного поля определенной (резонансной) частоты ω₀. Если образец поместить в сильное постоянное внешнее магнитное поле , то магнитный момент  будет прецессировать вокруг направления (рис.1.6.3) с частотой ω₀. Энергия взаимодействия магнитного момента ядра и сильного магнитного поля равна

(1.6.25)

и соответствует низшему энергетическому состоянию атома. Для перехода на первый возбужденный уровень нужна энергия

,

(1.6.26)

которой соответствует квант энергии , т.е.

(1.6.27)

Необходимая энергия сообщается слабым высокочастотным полем , направление которого перпендикулярно вектору. Когда , то под действием резонансного воздействия высокочастотного поля дискретным образом изменяется положение вектора  (резонансное «опрокидывание» магнитного момента из положения 1 в положение 2 на рис 1.6.3), которое может быть замечено по максимуму поглощения энергии в этот момент. По найденному таким образом значению  из (1.6.27) находят гиромагнитное отношение, а из него - магнитный момент в безразмерных величинах μ.

Резонансные методы измерения магнитных моментов отличаются высокой точностью (до 6 знаков). Метод магнитного резонанса имеет несколько модификаций, в зависимости от способа обнаружения переориентации магнитных моментов в резонансном поле. Этот метод был успешно использован для измерения магнитного момента нейтрона с той только разницей, что вместо образцов, содержащих ядра, использовались нейтронные пучки.

В таблице 1.6.1 приведены спины I и приближенныезначения магнитных моментов  для нуклонов и некоторых легких, средних и тяжелых ядер. Знак минус у магнитного момента указывает на то, что он направлен противоположно спину. Ядра, имеющие нулевой спин, обладают нулевым магнитным моментом в полном соответствии с (1.6.10). Отличие магнитных моментов нуклонов от целочисленных значений (в единицах, равных ядерному магнетону), а также наличие магнитного момента у нейтрона, имеющего нулевой электрический заряд, еще не объяснено полностью. Однако эти факты с определенностью указывают на некоторую сложную структуру нуклонов (см. §1.9 п.8).

Другие главы электронного учебника "Электротехника"

Конспекты по Теоретическим основам электротехники ТОЭ

Топология электрических цепей Методы контурных токов и узловых потенциалов Основы матричных методов расчета Резонансные явления Метод эквивалентного генератора Расчет трехфазных цепей Теория поля

Расчеты цепей переменного электрического тока

Линейные электрические цепи Переходные процессы Операторный метод расчета Графические методы расчета Метод кусочно-линейной аппроксимации Динамика вращательного движения твердого тела Момент силы относительно неподвижной точки

Лекции по курсу основы электротехники

Эквивалентные преобразования схем Устройство электрической машины постоянного и переменного тока Синхронные и асинхронные двигатели Трансформаторы

Электрическая цепь и ее элементы

Двухполюсные активные и пасивные элементы Мощность ЭДС Источник тока Эквивалентность источников Резистивный элемент Индуктивный элемент Емкостной элемент

Цепи синусоидального тока

Действующие ток, ЭДС и напряжение Изображение синусоидальных функций времени векторами и комплексными числами Ток и напряжение при последовательном соединении резистивного, индукционого и емкостного элементов

Баланс мощностей Граф электрической цепи