Способ идентификации спектра ядерного квадрупольного резонанса

(51)5 6 2 ЕНИЯ енныи универсиДвухчастотное о, Изв. вузов. , 1986, СССР 1988.ЦИИ СПЕКТРА НОГО РЕЗОние относится опии и может овании струк- и неорганиче- зобретения, в ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЯДЕРНОГО КВАДРУПОЛЬНАНСА(57) Использование: изобретек импульсной радиоспектросбыть использовано при исследтуры и свойств органическихских соединений, Сущность и Изобретение относится к импульсной радиоспектроскопии, в частности к ядерному квадрупольному резонансу (ЯКР), и может быть использовано при исследовании структуры и свойств органических и неорганических соединений,Известен способ идентификации спектра ядерного квадрупольного резонанса, включающий воздействие на вещество, содержащее ядра с многоуровневым неэквидистантным энергетическим спектром, сериями радиочастотных импульсов с частотами заполнения, равными частотам двух соседних переходов, регистрацию сигналов 755146 А 1 способе идентификации спектра ядерного квадрупольного резонанса двухчастотным методом воздействуют сначала двумя радиочастотными импульсами на частоте, равной сумме частот двух соседних переходов, а затем - двумя радйочастотными импульсами на частоте одного из соседних переходов, и по наличию усиления амплитуды сигналов эха на этом переходе проводят соотнесение линий, причем расстояние между всеми импульсами; устанавливцрт так, чтобы наблюдались одновременно как обычный, так и усиленные сигналы эха. Расстояния между всеми импульсами либо между двумя импульсамина обоих возбуждаемых переходах устанавливают одинаковыми и меньше, чем время поперечной релаксации наблюдаемого перехода. 2 ил,эха и соотнесение линий по появлению дополнительных двухчастотных "сйгйалов эха.Однако этот способ имеет ряд недостатков: малую чувствительность,ограниченную область применения и низкую точность. Это связано с тем, что интенсивность двухчастотных дополнительных сигналов мала и область существования этих сигналов значительно меньше области существования основных сигналов спинового эха. Поэтому не всегда можно наблюдать сигналы двухчастотного спинового эха.Известен также способ идент ф спектра ядерного квадрупольногоса, включающий воздействие на вещество,содержащее ядра с многоуровневым неэквидистантным энергетическим спектром,сериями радиочастотных импульсов с частотами заполнения, равными частотам двухсоседних переходов, регистрацию сигналовэха и соотнесение линий по изменениюамплитуды эха.Одйако данный способ имеет малуючувствительность и нйзкую точность, так какво многих образцах"йнтенсивность наблюдаемых сигналов мала, особенно при комнатной температуре, что затрудняетсоотнесение линий.Цель изобретения - увеличение чувствительности и точности,Поставленная цель достигается тем, чтов способе идентификации спектра ядерногоквадрупольного резонанса; включающемвоздействие на вещество, содержащее ядрас многоурОвневым неэквидистантным энергетическим спектром, сериями радиочастотных импульсов с частотами зайолнения,.равными частотам двух переходов, ймеющих общий энергетический уровень, регист-рацию сигналов эха и соотнесение линий поизменению амплитуды эха, на веществовоздействуют сначала двумя радиочастотными импульсами на частоте, равной "суммечастот двух соседних переходов, а затем -двумя радиочастотными импульсами на частоте одного из соседних переходов, и поналичию усиления амплитуды сигналов эхана этом переходе проводят соотнесение линий, причем расстояния между всеми импульсами устанавливают так, чтобыодновременно наблюдались как обьчный,тэк и усиленные сигналы эха. Расстояние. между всеми импульсами либо между двумя. импульсами на обоих возбуждаемых переходах устанавливают одийаковыми и мень. ше чем время поперечной релаксации Т 2наблюдаемого перехода.На фиг, 1 и 2 показана импульсная программа двух случаев, которую используют и ри идентификации спектра Я КР.В обоих случаях фиг. 1 и фиг. 2 воздей ствуют сначала двумя радиочастотнйми импульсами, частота заполнения которыхравна йЪ+1,1 п - 1,На фиг. 1 второе радиочастотное полевоздействует на частоте вп 1 -(-1, п 1, В этом случае наблюдаются три сигнала спинового эха на частоте вп 1 +1, 1 п. Причем, два сигнала усиленной амплитуды один - обычной ,интенсивности.:Первый сигнал эха с амплитудой . ЕпИ, "2(1 хЬМ,а ( А 1 ОЪ+1,щ -1"=(в.+," )где т 1 - временной интервал между пер вым и вторым-импульсами на частоте.Вп 1 +1, п 1 -"1, т 2 - ВрЕМЕННОй ИНтЕрааЛ МЕж"ду вторым импульсомна частоте-вп 1+1, п 1 - 1 и импульсом начастотеВа 4.1,п 1,З - ИНтЕрВаЛ МЕжду ВтОрЫМ И 5 третьим импульсами на частоте вп 1 +1, в.Второй с)йгнал с амплитудойЕ 1 п+1 в,=2 (х)п 1+1.вА 2 хI30 1=( - )Г 1 + Г 2+26Юп+1, вНа фиг, 2 второе радиочастотное полевоздействУет на частЬте вп, п 1. - 1. В этом 35 случае наблюдаются также трй сигнала спинового эха на чаСтоте вп 1, п 1 - 1. Причем также два сигнала эха усиленной амплитуды,один - обычной интенсивности,Первый сигнал эха с ампплитудой 40Ещд.12(1)фп.а.1(В 1 еда+1",уп - 1(1)хв 1 поъ,в - 11-(1+ + )т 1+ "2+тз)Ь(4)наблюдается в момент времейи45 т = (1 +, . )Т 1 + 72 + 3,Второй сигнал эха с амплитудой50,1,Еа,в=2 (х)а,вВ 2 хХ ЭП Вп 111 - 1 (1 в1 Г 1 + 6 + 2 ТЗ 1(5)наблюдается в момент времени55 т=х 1+г 2+2 хз.Третий сигнал эха с амплитудойЕа,в фф 20 х)а,в.1(ВЗ Фа+1,в - 1:в) фх Ьпап,п(1 - (1 +)Г 1 + Г 2+2 тЗ) (6)1755146 5наблюдается в момент временит =(1 + ., т 1+гг+тз.Как видно из выражений,(1) -(6) амйлитуды большой интенсивности (увеличенные 5в аЬ +1, п - 1 раз по сравнЕнию с обычными амплитудами) имеют по два сигнала(первый и третий) как на частоте йъ+1, и таки на частоте аь,п -1 Амплитуды вторыхсигналов на этих частотах обычной интенсивности.ЗДЕСЬ ( х)а+1, п И ( х)п, М - ЭЛЕМЕНТЫматрицы сепаратора х в представленииквадрупольного гамильтониана Но, А 1, В яв-.ляются тригонометрическими функциямиугловых длительностей радиоцастотных импульсов. Появление этих функций связано споследе.нием матрицы эволюции квадру-:польной сйин-системы во время действияимпульсов :,.: " . 20Ие + 1, в - 1= Од + 1, в+ ГДв, щ - 1Рассмотрим идентификацию спектраЯКР на конкретных образцах: ВСз,Яег(СО)1 р, уровни эйергий которых соответ" ствуюткак на фиг.1 и 2.: 1, ВС 3. Пусть одночастотным методомнаблюдаются сигналы эха и измерены их частоты; йЪ,иь,й.,о. Теперь необходимопроизвести состнесейиелиний. Выбираемпроизвольно две частоты, на иримераь исо, На частоте, равной сумме частот:аь + в воздействуют двумя радиочасто 1- ными импульсами. Через некоторое времявоздействуют двумя радиочастотными им- З 5., а, либо Йь, Если при этом мы наблюдаем. три сигнала эха: два большой интенсивно-сти и .один обыцной, то это означает, чточастоты вс иаь являются частотами двух 40соседних переходов, Таким образом, про" сматривая следующие пары цастоты, можноточно провести соотнесение линий ЯКР,2, Йег(СО) 1 р,Пусть одночастотным методом измерены цастоты всех переходов двух изотопов: рения. Выбираем произвол ьно две частоты,На частоте, равной сумме этих частот, воздействуем двумя радиочастотными импульсами. Через некоторое время воздействуем 50также двумя РЧ-импульсами с частотой заполнения, равной одной из выбранных цас- .тот. Если при этом наблюдаются три.сигнала эха; два большой интенсивности и 6один обычной, то это означает, что выбранные частоты являются частотами двух соседних переходов одногоизотопа; В противномслучае они не являются частотами двух со.седних переходов одного изотопа, В этомслучае наблюдается только один сигналэха-обыцной интенсивности. Таким образом, просматривая следующие пары можнопровестй точно идентификацию спектра линий ЯКР,Чтобы наблюдались одновременновсетри сигнала эхапо предложенному методу(способу) необходимо выполнить. следую.щих два условия: расстояния между всемиимпульсами либо между двумя импульсамина возбуждаемых переходах сделать одинаковыми; эти расстояния необходимо устанавливать меньше времени поперечнойрелаксации Тг наблюдаемого перехода,Это необходимо для наблюдения всехтрех сигналов эха и для получения наилучших отношений Сигнал/шум наблюдаемыхсигналов,Формула" изобретенияСпособ идентификации спектра ядер-ного квадрупольного резонанса ( ЯКР),включающий двухчастотное воздействиелинейно-частотно-модулированным (ЛЧМ)и радиоцастотйыми (РЧ) импульсами на сбразец, содержащий ядра с многоуровневымнеэквидистантным энергетическим спектром-, регистрацию сигналов эха и последующую идентификацию спектра, о т л и ч а ю щи й с я тем, что, с целью увеличения чувствительности и повышения точности, воздействие осуществляют двумя ЛЧМ-импульсамис временным интервалом т 1 между ними исо средней частотой, равной сумме частотдвух соседних переходов между ядернымиэнергетическими уровнями, и через времягг- двумя РЧ-импульсами с временным интервалом тз между ними и с частотой заполнения, равной частоте одного из указанныхпереходов, по наличию сигналов эха на этомпереходе проводят идентификацию спектраЯКР, причем девиацию частоты ЛЧМ-импульсов выбирают из условия возбуждениявсего спектра, а временные интервалы между импульсами в паре устанавливают меньше времени поперецной релаксацииперехода, на котором они воздействуют, имежду парами импульсов- меньше временипродольной релаксации.1755146 ЙМртт-г гц гп Фог оставитель И,Старостенкохред М,Моргентал Корректор Т.Пал Редактор М,Товтин каз 2887 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 бинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 енно-издательск роиз