Способ наблюдения структуры неоднородно уширенных линий ядерного магнитного резонанса

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЗСЮ С 01 И 24 08 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНМ би, А.М халкаци ена Трудовогосударственный у2, Павло соб поиска СССР, серия 1975, с, 26 Семин Г.К. СпоЯМР, Известия А кая, т. 39, М 1 отип),Б.Н., игнало физиче б (про ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Тбилисский орКрасного Знамени гверситет(56) 1. Фаррар Тпульсная и Фурье-сМ., фМирф, 1978,(54)(57) СПОСОБ НАБЛЮДЕНИЯ СТРУКТУ - РЫ НЕОДНОРОДНО УШИРЕННЫХ ЛИНИЙ ЯДЕР - НОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА, включающий последовательную регистрацию спинового эха от расположенных один за другим участков исследуемой ли 1 ЯО 1073653 А.;ии, последовательно возбуждаемых двумя идентичными постоянными по амплитуде импульсами с интервалом между ними, равным одной четвертой части времени спин-спиновой релаксации исследуемой системы Т, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения времени проведения единичного эксперимента, вводят внутри- импульсную линейную частотную модуляцию с девиацией, равной ширине исследуемой линии, расширяют полосу пропускания приемного устройства до значения, определяемого глубиной модуляции, устанавливают длительность радиочастотных импульсов равной одной шестой Т-, а амплитуду равной одной четвертой части ширины струк- Ж турных максимумов линии, и регистрируют структуру линии по форме сигнала эха в течение промежутка времени, равного длительности возбуждающего импульса.1 зооретение относится к радио -электронике и предназначено для ис-следования ферромагкткых веществметодомнитного резонанса (РЯМР) р напряеркристаллов, различных Взаимодействий 3в них, а также бьстро протекающихПРОЦЕССОВ, БСЛЕДСГБИС КОТОРЫХ ВОЗМО -хны структурные изме: ения неодкород -НО уширенных линий ЯИР.1 лзвестек способ скоростного наблюдения структуры неоднородно уширекных линий с Одноимпульскыл возбуждением и последующим Фурье-прсэорб- разованием сигнала зха ".1 р.Недостатком известных Фурье-спект рометров Я 11 Р, затрудняющим их при. енение в 51 ИР спектроскопии Ферромагнитных;зеществр является огракичен -КОСТЬ ЧБСТОТрОГО ИНТСРВала ОДсОИМ- П 1 рлг сого БО збужсдекия (менее 1 м рц)Для Охватй бОлее :,ирокОГО ДиапазОнаг,рта,, . 20частот в этих спектрометрах гак жексск и в Оолее г 1 зостых р испо.ьзУ Ощихдвухимпульсное Бозбу:,Сцекие, применяется медленная перестройка рабочейчастоть,НаиболГе близким к прецлагд.емом)рявляется способ наблродения структурынеоднородно увиренкых линий 51 рР,включающий ПОследоВ тельнрю реги" т -рац;1 ю спикОБОГО эха От Оасположен- ЗОНЫХ ОДИН За ДРУГИ:укастКОВ Исолсд.рЕа вся СВс:РТЕс( 1(сНЬЛ( ПОСТЯ.ККг елакс л 5 с( ССЛЕДУЕ;, (Я( (.СТСМ(СО - .С:Нс ЗТО.рПГ СГ ОССб р З.:Лсс Ьс ССЛРЗДЧ ;,;О 1 ОС Г ЦС И С- , - К 3 а сС сЗ,тЯЕТ.с1. ВУЗЕК.я СП с "со(-ЕГО 1"Ной рэвла КроаИр . ОДКд(; "с ( ,тенс 1 зости сигьа" о., (; - ,гРУР р ьот-ОрСложКССТЬ .ЕХИЧЕ КС. РС.с".ЛэацИ 1автоматКчсской сотряженко; ерест-ойки возбужд"ю его генератора и 51 сс )1 РИБОЦ ЯЩ СЗГО с( Р" СкаКЕК И 0 ,сОО Ь СПР Краце,ь р,з обре;ек "1 я "(ркр . ание,ОВРЕМЕНИ ПРОВЕДЕНИЯ ЕДкис 1 КО. О ЭКСПЕромен таНоста н лс н аь це;:ь,гсос тгаетс я ний ядерного магнитного резонанса,включающему последоь.ательную регистрацио спинового эха от расположенныходин за другим участков исследуемойликии, последоватегьно возбуждаемыхдвуля идентичными постоянными поамплитуде импульсали с интерваломмежду кими, равным одной четвертойчасти времени спин-спиновой релаксагии исследуемой системы Т ,дополнительно вводят внутриимпульсную линейую частотную модуляцию с девиацией,равной ширине исследуемой линии,расширяют полосу пропускания приемногоустройства до значения, определяемого глубикой модуляции, устанавливают длительность радиочастотных импульсов равной одной шестой Тр аамплитуду равной одной четвертойчас:ти ширины структурных максимумовлинии, и регистрирурот структуру линии по Орме сигнала эха з течениепромежутка времени, равного длительности возбУжДаюшего имгсУльса,На чертеже приведена частотновременная диаграмма, поясняющая механизм Формирования сигнала эха. Влевой части чертежа дана (1 уккцияФормы у,1) неоднородно уширенной ликии Я 1 сР со структурой, обусловленной,наг:ример, к вадруполь ным расщиплен ием.В г:равой части чертежа представленаВременная последовательность и зависимость частоты действующих налсследуемое вещество импульсов 1 и 2От БрЕЛЕКл г. О СХЕ;Е двуХИМПуЛЬСКО-о возбуждения сг;ектра. На действующ":с: имг.уль сь н акладываютс я следчю -условия,1, А.плитуда имгульсов в течениецей"твя постояна2, р.,лплитуда имг;ульсов, Выражеккая В частотных единицах, меньше ши-икы .тдельного максимума структурыСОДоооцно УшиРенкой ликиир т,е,л. . , 2 -, сР К. р рг .- гиромагкитное Отношение для-,ассатрБаемых ядер; 1, сЧЛПЛИТУДа РаДИОЧсСТСТ НОГО."Ирина ка полувысоте отдельной л кии структуры.3Во В 1:емя Действия импррльсови р 1, ВВОЦится Вкутриимпульсная ;ИрЕйнас ЧаСтОТКаЯ ЛОДУЛЯЦИЯ С аМПЛИ- ТУС"; ДсЗБИаЦИИ р ОХВаТЫВаЮЩЕй ОПРЕДЕ- ленную асть или всю неоднородно уширекную линна 51.1 Р, Для наглядностиобасть спектра Я Р р ОхВатыВаемая Вкутриимпульской модуляцией, ка чер. епе за.трихована с4. Задержка между импульсами ТЗа,и их длительности Т и Т должны1 "2удовлетворять условиям(г) г зад Исходя из общих условий, необходимых для формирования эха, а также на основе последующего рассмотрения 10 условия (1) - (3) могут быть уточне- ны(2) УИ 7,/2 ц = 0,25 ДЕ.)Р) Т = 0,25 Тг,(3 ) При этом предполагается, что для многодоменных ферромагнетиков Т(3-5) Тг, формирование сигнала эха )при воздействии частотно-модулированных (ЧМ) импульсов на неоднородно уширенную линию магнитного резонанса качественно может быть понято из следующего рассмотрения; первый импульс РЧ поля последовательно (во времени) возбуждает изохроматы намагниченностей в интервале частот от Е до Е , вследствие чего у каждой изохроматы появляется перпендикулярная к сверхтонкому статическому полю прецессирующая намагниченность. Так, в момент . возбуждается группа изохромат в районе собственной часоты Ев момент Ег и т Ввиду того, что амплитуда возбуждающего поля мала (условие (1); величины перпендикулярных намагниченностей, также будут малыми, и в первом 4 О приближении их взаимодействием, а также влиянием приближающегося и удаляющегося во времени РЧ поля можно пренебречь. Таким образом, действие первого ЧМ импульса на неоднородно уширенную линию в области Ел аналогично действию импульса с фихсированной частотой Е и длительностью гораздо меньшей, чем Т по окончании которого поведение изохромат в области частот Е носит обычный характер распада, обуславливающего сигнал свободной индукции (аналогично действие первого импульса в областях Ег и т.д. до Е 3, т.е. по всей заштрихованной на чертеже области 55 спектра) . Второй импульс последо 1 вательно во времени в моменты .,отклоняет на определенныйг зугол перпендикулярные составляющие немагниченностей изохромат в облас тях Е Е Е , создавая тем самым необходимые для формирования сигналов эха условия в моментыОчевидно, что моментй сг" отстоят от соответствующих йачальных моментов возбужденияна интервал 2 Гз,, Таккак амплитуда сигнала эха пропорциональна (при малых углах поворотаизохромат намагниченностей) количеству изохромат в области частотывозбуждения, то наблюдаемая в интервале ;, б=- . картина будет соответствовать функции формы сз(Е) в интервале ЕЭМожно ожидать, что на регистрирующем устройстве (обычно это экраносциллографа) будет наблюдаться развернутая во времени возбужденнаячасть неоднородно уширенной линии,т,е, форма сигнала эха будет отражать форму Ч(Е) . При наличии узкихквадрупольных (или иного происхожде-.ния) линий на участке возбужденияЕ - Е последние наблюдаются в видемаксимумов на огибающей формы эха,астотное положение которых легкоо; ределить уже известными в импульсной радиоспектроскопии способами.Существенной особенностью предлагаемого способа является то что процесс возбуждения и регистрации спект,ра непродолжителен во времени и,составляет величину порядка 3 Г( Тг.Сокращение времени наблюдения обусловлено тем, что прохождение поспектру осуществляется в течениевремени действия возбуждающего импульса.Внутриимпульсная частотная модуляция осуществляется с глубиной4 мгГц, что позволяет в единичномэксперименте наблюдать структуруучастка - 2 Ъ-ноп о" носительной шириной за время, равное 40В качестве сб.екта, на котороммогут быть проверены некоторые возможности предлагаемого способа, былвзят образец ферромагнитного вещества Мп ЯЬ. В этом интерметаллическомсоединении при комнатной температуре спектр ВМР ядерМп состоит излинии на частотс 228 мгГц " общейшириной 8 мг 1:, Этарасщеплена за :чет квадрупольчоговзаимодействи на пять более узкихлиний с ширинами ЛЕ г= Ор 5 ( р Ь мг 1 ци расстоянием между ними 1,4 - 15 мгГцБремена релаксации составляют: Т -= 200 мкс; Т,: б 0 мкс,Измерения согласно способу-прототипу имеют следующие параметры; минимальное время прохождения поддиапацентральной частотой 18 мгГци шириной 4 мгрц составляет ,б с,а участка с 2-ной относительнойшириной - 0,05 сТаким образо., предлагаемый способ дает сокращение времени наблюдения по сравнению с прототипом более,чем в 1000 раз.Использованием предложенногоспособа наблюдения структуры неод1 ОЗЬ 53 Составитель О, РыковТехред В.ДалекорейКорректор А. Зимокосов Редактор СТимохина Тираж В 23 П одп ис ное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Заказ 320/42 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 нородно уширенных линий ЯМР Ферромагнитных веществ достигаются следующие преимущества:наблюдение структуры неоднороднс уширенных линий ЯМР может быть выполнено за малый промежуток времени по рядка ЗТ., т,еменьще времени спинспиновой релаксации исследуемой системы; Измерения частотного положенияструктурных максимумов неоднородноуширенной линии ЯМР могут быть выполиены за короткое время, в течениенескольких секунд, а при предварительной градуировке по частоте временного участка наблюдения - за 2030 мкс, что дает возможность исследовать. быстро протекающие процессы,вследствие которых возможны малыесмещения резонансных частот или иныеизменения Формы неоднородно ущиренных линий, как, например, под действием ударных давлений, импульсныхпостоянных по направлению полей ит.д.