December 05 2016 16:33:05
School Nogma
Навигация
 
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
 
Явление электронного парамагнитного резонанса
Физические основы информации

Как уже указывалось выше, энергетическим спектре атома можно управлять с помощью постоянного электрического и магнитного полей, действие которых смещает энергетические уровни и снимает их вырождение. Эти изменения энергетического спектра можно исследовать методом резонансного поглощения электромагнитного излучения.

Явление электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) было открыто Е.К. Завойским в 1944г при исследовании поглощения электромагнитного излучения в кристаллах медного купороса, помещенных в постоянное магнитное поле. В основе ЭПР лежит эффект Зеемана – расщепление энергетических уровней парамагнитных центров, у которых в основном состоянии магнитный момент отличен от нуля. Величина расщепления вырожденных энергетических уровней

img316,                                                                                      (II.5.51)

где img317– магнетон Бора, В – магнитная индукция внешнего поля, img318 – фактор Ланде, зависящий от квантовых чисел S, L и J, определяющих соответственно спиновый, орбитальный и полный момент импульса элетронов.

Резонансное поглощение электромагнитного излучения (ЭПР) наблюдается на частоте

img319,                                                                                                                      (II.5.52)

которая при В ~ 1Тл имеет величину порядка 1010Гц, т.е. лежит в сантиметровом диапазоне длин волн. С этим связано использование для ЭПР техники СВЧ.

ЭПР – спектроскопия используется в химии и биологии для выявления радикалов, измерения магнитной индукции в диапазоне (0,1 ÷ 5)·10-3Тл и магнитного поля в малых образцах (v ~ 0,1мм3), измерения расхода вещества с точностью Δm ~ 10-12г. Спектры ЭПР дают важную информацию о магнитных свойствах вещества, о химических связях и валентных состояниях электронов в твердых телах, о взаимодействии спинов электронов с кристаллической решеткой. В случае неспаренного электрона при L = 0 в магнитном поле вместо одного энергетического уровня появления два уровня. Однако с учетом магнитного взаимодействия электрона с ядром парамагнитного центра возникает дополнительное сверхтонное расщепление уровней. Число подуровней сверхтонкой структуры линий ЭПР зависит от полного спина ядра. Следовательно, с помощью ЭПР можно получить информацию о спин-спиновом электронно-ядерном взаимодействии. (Пейн Д.Э. Парамагнитный резонанс. – М.: Мир, 1965).

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) заключается в резонансном поглощении электромагнитного излучения, обусловленном расщеплением энергетических уровней атомного ядра в магнитном поле. ЯМР был открыт в 1937г И.А. Раби на изолированных ядрах в атомных и молекулярных пучках. Соответствующее расщепление вырожденных энергетических уровней ядра

ΔЕя = gμяВ,                                                                                                                       (II.5.53)

где img320– ядерный магнетон, примерно на 3 порядка меньший магнетона Бора,
mр – масса протона, g – безразмерная величина, определяемая структурой ядра и по порядку величины равная нескольким единицам.

Резонансное поглощение электромагнитного излучения на зеемановских подуровнях ядра (ЯМР) наблюдается на частоте

img321,                                                                                                                                (II.5.54)

которая при В ~ 1Тл порядка ~107Гц, что позволяет использовать обычную высокочастотную технику. С помощью ЯМР можно измерять магнитное поле в жидкостях с точностью порядка 10-3% (обычно используют воду, где ЯМР наблюдается на ядрах водорода). Чувствительность приборов для измерения магнитной индукции на основе ЯМР достигает ~10-11Тл, причем приборы могут использоваться в широком диапазоне температур вплоть до сверхнизких ~1К. Метод ЯМР оказался эффективным для анализа соединений сложной структуры и дает возможность определять состав органических и неорганических веществ с точностью 1% в диапазоне температур (1-1000)К.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.05 секунд 4,195,120 уникальных посетителей