Способ измерения расстояния между парамагнитными центрами в парах и ориентации пар парамагнитных центров

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДВТЕЛЬСТВУ рц 741135(51)М. Кл.2 С 01 Ы 27/78 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Институт химической кинетики и горения Сибирского отделения АН СССР( 54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ПАРАМАГНИТНЫМИЦЕНТРАМИ В ПАРАХ И ОРИЕНТАЦИИ ПАР ПАРАМАГНИТНЫХ ЦЕНТРОВ Изобретение относится к измерениюпараметров пространственного распределения парамагнитных центров радиоспектроскопическими методами и можетбыть использовано при различныхструктурных физико-химических исследованиях.Известны два способа определения расстояния в парах и ориентации пар парамагнитных центров, основанные наизмерении величины магнитного дипольдипольного взаимодействия между парамагнитными центрами, известным образом связанного с параметрами взаимного расположения парамагнитных 15 центров. Известен способ изучения формы спектра парамагнитного резонанса, заключающийся в том, что информацию 2 извлекают из характерных параметров числа линий, их Формы и положения в спектре парамагнитного резонанса (1) .Однако это дает возможность проводить измерения только в случае, если величина магнитного диполь-диполь- ного взаимодействия больше или сравнима с величиной неоднородногоуширения линий в спектрах,парамагнитного резонанса. 30 Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ изучения влияния диполь-диполь- ного взаимодействия на поведение сигнала первичного спинового эха, заключающийся в воздействии на исследуемую систему спинов радиочастотными импульсами и регистрации сигнала первичного спинового эха от парамаг 1 нитных центров с одинаковыми зеемановскими частотами. Расстояние между парамагнитными центрами в парах и ориентацию пар парамагнитных центров с достаточно большими временами парамагнитной релаксации определяют, исследуя поведение амплитуды сигнала первичного спинового эха, в зависимости от интенсивности возбуждающих импульсов и временного интервала между ними. Этот способ основан на явлении мгновенной спектральной диффузии, заключающийся в том, что формирующие сигнал спинового эха радиочастотные импульсы изменяют величину 2-проекций спинов парамагнитных центров, что приводит к сдвигу резонансных частот взаимодействующих парамагнитных частиц и, тем самым, к изменению амплитуды сигнала спинового эха, связанному с величи,ной диполь-дипольного взаимодействия 2) .Укаэанный способ не содержит ограничений на соотношение между величиной диполь-дипольного взаимодействия и величиной неоднородного уширения в спектре парамагнитного резонан са, однако он не может быть использован при исследовании диполь-дипольного взаимодействия между пара- магнитными центрами, у которых разность зеемановских частот больше ширины спектра радиочастотных импульсов, возбуждающих сигнал спинового эха. Цель изобретения - расширение диапазона измерений параметров магнитного диполь-дипольного взаимодействия (расстояния и ориентации) в область парамагнитных центров с зеемановскими частотами, различающимися на десятки-сотни мГц. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе в промежутке между радиочастотными импульсами на систему спинов воздействуют дополнительным радиоимпульсом, настроенным на частоту магнитного резонанса тех парамагнитных центров, величину взаимодействия с которыми определяют, и измеряют зависимость амплитуды сигнала первичного спинового эха от интенсивности и временного положения дополнительного радиоимпульса по которой судят об искомых параметрах,На фиг. 1 и фиг. 2 иллюстрируется поведение амплитуды сигнала первичного спинового эха от параметров возбуждающих радиоимпульсов. На исследуемую систему спинов подают два радиоимпульса 1 и 2 на частоте йо (фиг . 1), равной резонансной частоте для данной системы спинов. Расстояние между радиоимпульсами равно Г. Через промежуток времени, равном 2 Г от первого импульса, возникает сигнал спинового эха 3. Затем в промежутке Г между первым и вторзм радиоимпульсами на систему спинов воздействуют дополнительным радиоимпульсом 4 (фиг. 2), но уже настроенным на частоту магнитного резонанса Й парамагнитных центров, величину взаимодействия с которыми определяют.Изменяя интенсивность и временное положение дополнительного радио- импульса 4, измеряют зависимость амплитуды сигнала первичного эха 3. Искомые параметры, а именно расстояние между парамагнитными центрами в парах и ориентацию парамагнитных пар относительно направления внешнего поляризующего магнитного поля, рассчитывают из аналитического выражения для текущего значения амплитуды сигнала спинового эха. Для паоамагнитных центров со спи.ном 1/2 выражение имеет вид чщч с 05ъ(т /х)исОБР 1 ьъсоэ ю)1 Гхь где Ч - текущее значение амплитудысигнала спинового эха;Ч, - значение амплитуды сигналаспинового эха;3 - гиромагнитное отношение дляэлектрона;постоянная Планка;Г - значение временного интервала между одночастотными импульсами, формирующими первичное эхо;г - расстояние между парамагнит-ными центрами;х - время между дополнительнымимпульсом и вторым импульсом, формирующим эхо;Е - угол поворота спинов дополнительным радиочастотным импульсом;6 - угол между направлением постоянного поляризирующегополя Н, и прямой, соединяющей парамагнитные центры.Рассчитываются г и 9остальныевеличины известны из эксперимента.Воэможности предлагаемого. способапроверялись при измерении параметровмагнитного диполь-дипольного взаимодействия атома водорода с катион-радикалом гидрохинона.Измерения проводились на радиоспектрометре двойного импульсногоэлектрон-электронного резонанса, способном возбуждать сигнал электронного спинового эха на двух сверхвысоких частотах й и й, и работающимкак по программе (фиг. 1) так и попрограмме фиг. 2, Частоты Г,=8654 мГц, а й = 9400 мГц.Изучаемое вещество, спектр которого показан на фиг. 3, помещалосьв цилиндрический бимодальный резонатор с ортогональными независимо перестраивающимися модами, Частоты возбуждения мод резонатора (й и Йо) перестраивались до тех пор, пока сигналпервичного спинового эха не наблюдался при одною и том же значении поляриэующего магнитного поля как на частоте Го от водорода, таки на частотеГ от катион;радикала гидрохинона.Была зарегистрирована резкая зависимость амплитуды сигнала первичного спинового эха атомов водородаот временного интервала Х и интенсивности радиоимпульса 4 (фиг. 2),настроенного, как указывалось, начастоту магнитного резонанса катионрадикала гидрохинона. Е.Эта зависимость позволила по формуле вычислитьрасстояние между парамй парамагнитных центров атома водорода и катион-радикала гидрохинона. Оно рав741135 Составительатрушева Техред Н.Бабурка Корректор А.Грицен актор С,23/5 Тираж 1019 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытия 113035, Москва, Ж"35,Раушская наб., д. 4/5ка Филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная,4,нол 55 Х. Эксперимент проводилсятолько для определения расстояния. формула .изобретенияСпособ измерения расстояния между парамагнитными центрами в,парах и ориентации пар парамагнитных цент ров, заключающийся в воздействии на исследуемую систему спинов радиочастотными импульсами и регистрации сигнала первичного спинового эха от парамагнитных центров с одинаковыми эеемановскими частотами, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений в область парамагнитных центров с различакюцимися зеемановскими частотами, в промежутке между радиочастотными импульсами на систему спинов воэдействуют дополнительным радиоимпульсом,застроенным на частоту магнитногорезонанса тех парамагнитных центров,величину взаимодействия с которымиопределяют, и измеряют зависимость5 амплитуды сигнала первичного спинового эха от интенсивности и временного положения дополнительного радиоимпульса, по которой судят обискоьих параметров.10 Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Жидомиров Г. М., Лебедев Д. С.и др. Интерпретация сложных спектровЭПР, М., Наукаф, 1975.2, Салинов К. М, Семенов А. Г.,Цветков Ю. Д. Электронное спиновоеэхо и его применение. Новосибирск,.Наука, 1976 (прототип) .