Ядролық магниттік резонанс

Презентация қосу

13 семинар

Тақырыбы: Ядролық магниттік
резонанс

Орындаған: Салыбаева Н,
Сатымбекова Ұ,
Тұрған Т.
Қабылдаған: Қалкөзова Ж.
Ядролық магниттік резонанс – қатты, сұйық жіне газ
тәріздес денелерде радиожиілік дипазонындағы
электромагниттік энергияның резонанстық жұтылуын айтады.
Мұндай резонанстық жұтылу құбылысы сыртқы магнит өрісіне
орналасқан зат ядролардың магнетизіміне байланысты пайда
болады. Бұл құбылыстың резонанстық сипаты қозғалыс
мөлшерінің моменті мен магниттік моменті бар ядролардың
қасиетіне сәйкес анықталады. Мұндай ядроның сыртқы магнит
өрісімен (H0) әсерлесуі меншікті, яғни пресцессия жиілігін (ω0)
анықтайды: ω0 ═ γH0 мұндай γ гиромагниттік қатынас, яғни
ядроның магниттік моментінің оның қозғалыс мөлшері
моментіне қатынасы.
Тәжірибеден негізіне осы меншікті жиіліктің мәні
анықталады. Көптеген ядролар үшін бұл жиілік 1-10
МГц аралығында жатады. Сыртқы магнит өрісі
болмаған кезде ядролардың магниттелушілігі әлсіз
(электрондық парамагнетизімнен 106-108 есе кем)
болады. Резонанстық жиіліктегі радиожиіліктік өріс
ядролардың айналу бағытын өзгертеді, яғни ядролық
магниттелушіліктің прецесс қозғалысын тудырады.
Бұл қозғалыс зерттелмекші затты қоршаған
индуктивтілік орамада пайда болатын индукциялық
ЭІК арқылы анықталады. ЯМР ядролардың магниттік
моментін өлшеуге, заттың магниттік құрылымын
зерттеуге, химиялық анализде тағы басқа кеңінен
пайдаланылады.
ЯМР СПЕКТРОСКОПИЯСЫ
ЯМР сутектi мысалға алғандағы суреті
Сұйық сутектегі протонның магниттi
резонансына сигнал жіберуі
ЯМР спектрометрінің арнайы схемасы
ЯМР құбылысын алғаш рет 1946 жылы американдық
физиктер Ф.Блох пен Е Персел байқаған.
ЯМР спектрлері деп – сіңіру интенсивтілігінің магнит
өрісінің кернеулілігіне немесе жиіліген тәуелділігін атайды.
Яғни ЯМР тұрақты магнит өрісінде тұрған заттардың
электромагнит толқындарын резонансты түрде сіңіруге
негізделген. Бұндағы сіңіру ядролық магнетизм арқылы
жүреді.
Ядролық магнетизм атом ядроларының құрамына
кіретін протон мен нейтронның спиндерімен сипатталатын
результирленген спин арқылы және ядроға оң зарядты
тарату немесе орналастыру қасиеттері арқылы
анықталады. Егер ядроның протон мен нейтрондарының
спині жұптасқан болса, онда результирленген спин
болмайды және ядролық спиннің квант саны нөлге тең
болады.
Егер протон мен нейтрон спиндері жартылай
компенсацияланған болып, J=1/2 тең болса, онда
ядро зарядтың сфералық таралу түрін сақтайды.
J=1/2 тең болып, жұптаспаған спиннің болуы,
ядролық магнит моментін тудырады.
Спинді жүйеге электромагнит өрісімен әсер
еткенде спин деңгейлерінің арасында ауысулар
басталады, егер:

hv E g B
Бұндағы фактор, ядролық магнетон
(протонның магнит моменті), индукциясы
тұрақты магнит өрісі болса, жиілігі
электромагнит сәуленің кванттарының
резонанстық жұтуы немесе шығаруы
hv E g n n B
байқалады:

Бұл теңдік ЯМР шарты деп аталады.
Ф.Блох ұсынған ЯМР-дің классикалық
моделінде магнит өрісінің векторына бұрышты
бағытталған магнит моментіне әсер ететін
күштердің моменті магнит моментінің өріс
бағытының айналасында прецессия
туғызатыны көрсетілген. Бұл жағдайда
магнит моментінің векторы 2 компонентамен
ЗНАЧЕНИЯ ЯМР ДЛЯ
РАЗЛИЧНЫХ ЯДЕР

Ядро Спин Частота ЯМР в поле 14100
Гс, МГц
1Н Ѕ 60
14N 1 4,3
19F Ѕ 56,5
16O 0 –
12C 0 –
13C Ѕ 15,09
Резонанс шартын құру үшін ядроны перпендикуляр әлсіз
электромагнитті өріспен қоршайды, тербеліс жиілігі ν1 және
кернеулігі Н1, ν0+νν шартында Н1 қозғалыс өрісі синхронды
болып келеді, тұрақты кернеулік құбылысы пайда болады да,
ядроның магниттік моменті алғашқы бағытқа қарама-қарсы
лақтырылады. «Лақтыру» энергияны сигнал бойынша
қабылданады. Бұл құбылыс ЯМР әдісінің негізі.
ЯМР-ны бақылауға арналған құрылғы: жоғары жиілікті
индуктивті катушкаға ампуланы қоямыз, ол жоғарғы жиілікті
айналмалы Н1 өрісін тудырады. Үлгідегі катушка
электромагниттік полюспен кернеулігі Н өрісіне, жиілігі ν0
өзгерсе ν0+νν шартына қол жеткізуге болады және ол контурда
тіркеледі. Бұл сигнал электрондық құрылғымен күшейтіледі
және осцилографқа дәл, экранда қисық резонансты жұтылуды
көрсетеді.
Ядролы магниттік резонанстың мәні резонанстық
жұтылу электромагниттік толқындар заттарымен
тура магниттік өрістегі ядролық магнетизінің
жұтылумен дәлелденеді.
Ядро маңында электрон неғұрлым көп болса,
экрандау соғұрлым эффективті болады. Бұл бірақ
сфералы симметриялы электрон орбитальдарына
тән нәрсе. Қосымша магнит өрісінің мәні мен
бағыты молекуланың құрылысы мен бағытына
тәуелді болады. ЯМР әдісінің көмегімен
органикалық және комплексті қосылыстарды,
кристалдар құрамын, тез жүретін реакция
кинетикасын зерттейді.
ЯМР кемшілігі мен артықшылығы.
Артықшылығы:
-Реконструкциясыз көпжоспарлы бейне
алуда;
- иондаушы сәле қолданылмайды;
- бейнені тікелей алуға мүмкіндік
береді;
Кемшілігі:
-Бейнені алу ұзақ уақыт алады;
- аппараттың қымбат тұруы;
ЯМР томографы,сканері
Магниттік резонанс — зат бөлшектерінің
(электрондардың, атом ядроларының) магниттік
моменттері бағдарларының өзгеруіне
байланысты заттың белгілі бір жиіліктегі
электрмагниттік толқындарды таңдап жұтуы.
Магниттік моменті бар бөлшектің
энергетикалық деңгейлері сыртқы магнит
өрісінде магниттік қосалқы деңгейлерге
жіктеледі; олардың әрқайсысына магнит өрісіне
қатысты магнит моменттің белгілі бір бағдары
сәйкес келеді. Резонанстық жиіліктегі электр-
магниттік өріс қосалқы магнит деңгейлер
арасында кванттық ауысу туғызады.
Егер элетр-магниттік энергияны жұту процесі
ядролар арқылы жүзеге асса, онда Магниттік
резонанс ядролық магниттік резонанс (ЯМР) деп
аталады. Парамагнит атомындағы қосарланбаған
электрондардың магнит моменті нәтижесінде пайда
болатын Магниттік резонансты электрондық
парамагниттік резонанс (ЭПР) деп атайды. Магнит
реттелген заттардағы электрондық Магниттік
резонанс ферромагнит және антиферромагнит
Магниттік резонанс деп аталады. Магниттік
резонанстың спектрлері затта әсер ететін әр түрлі
ішкі өрістерге сезімтал келеді. Сондықтан Магниттік
резонанс қатты денелердің және сұйықтықтардың
құрылымын, атом және молекулалық динамиканы,
т.б. зерттеу үшін қолданылады.
Назарларыңызға
рахмет!

Ұқсас жұмыстар

Химиялық әдістер

ЯМР спектрлерінің қасиеттері

Стереотаксикалық әдіс

Магнит өрісін қолданатын диагностикалық және терапиялық құралдар

Электр және магнит өрісінің тірі ағзаға әсері

Наноматериалдардың функционалдық қасиеттері

Биологиялық мембраналардың қызметі

МРТ әдістерінің ветеринариядағы маңызы

Компьютерлік томография

ЭПР әдісінің теориясы мен практикалық қолданылуы

Пәндер