ядерный магнитный резонанс

NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE V. K. VORONOV The essence of nuclear magnetic resonance based on Zeeman effect, signal detection, and peculiarities of this phenomenon for different nuclei are considered. The sources of information on space and electron structure of multielectron (molecular) systems are discussed. © ÇÓÓÌÓ‚ Ç.ä., 1996 àÁ·„‡˛ÚÒfl ÒÛ˘ÌÓÒÚ¸ fl‰ÂÌÓ„Ó Ï‡„ÌËÚÌÓ„Ó ÂÁÓ̇ÌÒ‡, ÓÒÌÓ‚‡ÌÌÓ„Ó Ì‡ ˝ÙÙÂÍÚ áÂÂχ̇, ÛÒÎÓ‚Ëfl ‰ÂÚÂÍÚËÓ‚‡ÌËfl Ò˄̇ÎÓ‚, ÓÒÓ·ÂÌÌÓÒÚË fl‚ÎÂÌËfl ‰Îfl ‡Á΢Ì˚ı fl‰Â. é·ÒÛʉ‡˛ÚÒfl ËÒÚÓ˜ÌËÍË ËÌÙÓχˆËË Ó ÔÓÒÚ‡ÌÒÚ‚ÂÌÌÓÏ Ë ˝ÎÂÍÚÓÌÌÓÏ ÒÚÓÂÌËË ÏÌÓ„Ó˝ÎÂÍÚÓÌÌ˚ı (ÏÓÎÂÍÛÎflÌ˚ı) ÒËÒÚÂÏ. 70 ЯДЕРНЫЙ МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС Ç. ä. ÇéêéçéÇ àÍÛÚÒÍËÈ „ÓÒÛ‰‡ÒÚ‚ÂÌÌ˚È ÚÂıÌ˘ÂÒÍËÈ ÛÌË‚ÂÒËÚÂÚ ÇÇÖÑÖçàÖ До недавнего времени основой наших представлений о структуре атомов и молекул служили исследования методами оптической спектроскопии. В связи с усовершенствованием спектральных методов, продвинувших область спектроскопических измерений в диапазон сверхвысоких (примерно 103 – 106 МГц; микрорадиоволны) и высоких частот (примерно 10− 2 – 102 МГц; радиоволны), появились новые источники информации о структуре вещества. При поглощении и испускании излучения в этой области частот происходит тот же основной процесс, что и в других диапазонах электромагнитного спектра, а именно при переходе с одного энергетического уровня на другой система поглощает или испускает квант энергии. Разность энергий уровней и энергия квантов, участвующих в этих процессах, составляют около 10− 7 эВ для области радиочастот и около 10− 4 эВ для сверхвысоких частот. В двух видах радиоспектроскопии, а именно в спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР), разница энергий уровней связана с различной ориентацией соответственно магнитных дипольных моментов ядер в приложенном магнитном поле и электрических квадрупольных моментов ядер в молекулярных электрических полях, если последние не являются сферически симметричными. Существование ядерных моментов впервые было обнаружено при изучении сверхтонкой структуры электронных спектров некоторых атомов с помощью оптических спектрометров с высокой разрешающей способностью. Под влиянием внешнего магнитного поля магнитные моменты ядер ориентируются определенным образом и появляется возможность наблюдать переходы между ядерными энергетическими уровнями, связанными с этими разными ориентациями: переходы, происходящие под действием излучения определенной частоты. Квантование энергетических уровней ядра является прямым следствием квантовой природы углового момента ядра, принимающего 2I + 1 значений. Спиновое квантовое число (спин) I может принимать любое значение, кратное 1/2; наиболее высоким из известных значений I ($ 7) 176 обладает 71Lu . Наибольшее измеримое значение углового момента (наибольшее значение проекции ëéêéëéÇëäàâ éÅêÄáéÇÄíÖãúçõâ ÜìêçÄã, ‹10, 1996 момента на выделенное направление) равно i ", где " = h /2π, а h – постоянная Планка. Значения I для конкретных ядер предсказать нельзя, однако было замечено, что изотопы, у которых и массовое число, и атомный номер четные, имеют I = 0, а изотопы с нечетными массовыми числами имеют полуцелые значения спина. Такое положение, когда числа протонов и нейтронов в ядре четные и равны (I = 0), можно рассматривать как состояние с “полным спариванием”, аналогичным полному спариванию электронов в диамагнитной молекуле. В конце 1945 года двумя группами американских физиков под руководством Ф. Блоха (Станфорский университет) и Э.М. Парселла (Гарвардский университет) впервые были получены