МАГНИТНАЯ РАДИОСПЕКТРОСКОПИЯ
(ЧАСТЬ ПЕРВАЯ)
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
СТАЦИОНАРНЫЙ ЯДЕРНЫЙ МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС
В ТВЁРДЫХ ТЕЛАХ
КАЗАНЬ 2010
УДК 537.635, 537.611.43
ББК 22, 28
Утверждено учебно-методической
комиссией физического факультета
Казанского государственного университета
15.02.10
Председатель комиссии
проф. /Таюрский Д. А./
Лабораторный практикум по курсу “Магнитная радиоспектроскопия”
(часть первая).
Издание второе, исправленное и дополненное.
Аннотация
В методическом пособии к лабораторной работе “Стационарный ядерный магнитный резонанс в твёрдых телах” для студентов четвёртого курса изложены основы теории ЯМР в диамагнитных диэлектрических кристаллах и экспериментальные принципы детектирования сигналов ЯМР стационарными методами, а также методика расчёта формы линии ЯМР, полученной в эксперименте. В пособии приведено краткое описание устройства и принципа работы лабораторной установки.
Составители: Теплов М. А.,
Тагиров М. С.,
Егоров А. В.,
Кудряшов А. А.
Мамин Г. В.
Рецензент: зав. кафедрой молекулярной физики КГУ, док. ф.– м. н.,
проф. Скирда В. Д.
ã Физический факультет Казанского государственного университета, 2010
С О Д Е Р Ж А Н И Е
Стр.
П р е д и с л о в и е…………………………………………………………………..4
1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЯМР В ТВЁРДЫХ ТЕЛАХ……….……………………...4
1.1. Движение свободных ионов……………………………………………......4
1.2. ЯМР в системах связанных спинов………………………………....…......8
1.3. Диполь-дипольные взаимодействия в жёсткой решётке………….…….18
1.4. Метод моментов и форма линии ЯМР……………………………………23
1.5. Вычисление моментов………………………………………...………......26
2. СТАЦИОНАРНЫЕ МЕТОДЫ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ………………………..31
2.1. Метод Q-метра……………………………………………………….........32
2.2. Мостовой метод……………………………………………………….......34
2.3. Метод скрещенных катушек (Блоха)…………………………………….35
2.4. Автодинный детектор (генератор слабых колебаний)…………..….......36
2.5. Двойная модуляция…………………………………………….…...…….38
2.6. Синхронный детектор…………………...……………………….……….40
3. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ.……………...…....43
3.1. Назначение спектрометра и его технические характеристики.………..43
3.2. Структурная схема установки и принцип работы…...……..……….......43
4. ЗАПИСЬ И ОБРАБОТКА СПЕКТРОВ ЯМР……………………………….....47
4.1. Программа регистрации спектров ЯМР…………….…………………...47
4.2. Программа расчёта значений магнитного поля…………………….......49
4.3. Программа выделения части спектра с линией ЯМР и вычисления ширины линии………………………………………..…………………………….49
З а д а н и е…..………………………………………………………..…….............52
П р и л о ж е н и я…………………………………………………..…...………….52
П1. Сведения о кристалле CaF2….…………………………..…………..........52
П2. Вычисление моментов экспериментальных кривых….…..……..……...53
П р е д и с л о в и е
Целью данной работы является ознакомление с основами теории ядерного магнитного резонанса (ЯМР) в диамагнитных диэлектрических кристаллах и с экспериментальными принципами детектирования сигналов ЯМР стационарными методами. Небольшой объём руководства не позволяет осветить с необходимой глубиной даже основные аспекты стационарного ЯМР. Поэтому руководство можно рассматривать лишь как элементарное введение в ЯМР, а строгое и последовательное изложение вопросов теории и эксперимента следует искать в следующих монографиях:
1. Абрагам, А. Ядерный магнетизм / А. Абрагам. – М.: ИЛ, 1963. – 553 с.
2. Сликтер, Ч. Основы теории магнитного резонанса / Ч. Сликтер. – М.: Мир, 1967. – 448 с.
3. Лёше, А. Ядерная индукция / А. Лёше. – М.: ИЛ, 1963. – 224 с.
4. Гольдман, М. Спиновая температура и ЯМР в твёрдых телах / М. Гольдман. – М.: Мир, 1972. – 342 с.