Способ наблюдения сигналов квадрупольного спинового эха
Реферат
Изобретение может быть использовано при исследовании структуры и строения химических соединений, а также при разработке различных радиофизических и радиотехнических систем и устройств, основанных на взаимодействии вещества с радиочастотным полем. В способе наблюдения сигналов квадрупольного спинового эха, включающем воздействие на образец, содержащий квадрупольные ядра, радиочастотными импульсами с частотой заполнения, равной резонансной частоте (Qi) возбуждаемого перехода, и регистрацию сигналов эха на этой частоте, дополнительно воздействуют радиочастотными импульсами с частотами заполнения, равными (Qi)+(Qi) и (Qi)-(Qi), где (Qi) - расстройка от резонансной частоты возбуждаемого перехода в пределах полуширины линии ЯКР. Изобретение позволяет возбуждать резонансные переходы с широкими линиями ЯКР, получать дополнительную информацию о структуре и строении химических соединений, исследование которых ранее было затруднительно. 6 ил.
Изобретение относится к области радиоспектроскопии и может быть использовано при изучении структуры и строения химических соединений, а также при разработке различных радиофизических и радиотехнических систем и устройств, основанных на взаимодействии вещества с радиочастотным полем.
Известен способ наблюдения квадрупольного спинового эха, включающий воздействие на образец, содержащий квадрупольные ядра, радиочастотными импульсами с временными интервалами между ними и с частотой заполнения, равной , где (Qi) - резонансная частота возбуждаемого перехода, (Qi) - расстройка от резонансной частоты в пределах полуширины наблюдаемой линии ЯКР, и регистрацию сигналов эха на частоте (Qi)+(Qi) (или (Qi)-(Qi)) (см. Д. Я. Осокин. Импульсный спин-локинг в ядерном квадрупольном резонансе 14N // ЖЭТФ. 1983. Т. 84. N 1. С. 118-122). Данный способ не позволяет наблюдать сигналы спинового эха с максимальной амплитудой (т.к. ее величина уменьшается в зависимости от величины расстройки), а также исследовать при этом спектральные, переходные и релаксационные параметры. Известен также способ наблюдения сигналов квадрупольного спинового эха, включающий воздействие на образец, содержащий квадрупольные ядра, радиочастотными импульсами с временными интервалами между ними и с частотой заполнения, равной резонансной частоте (Qi) возбуждаемого перехода, и регистрацию сигналов эха на этой частоте (см. E.L. Hahn. Spin Echoes // Phys. Rev. 1950. V.80. N 4. P.580-584). Он принят нами за прототип. Данный способ не позволяет исследовать влияние расстройки на спектральные, переходные и релаксационные параметры. Задачей данного изобретения является разработка метода ЯКР, позволяющего изучать влияние величины расстройки на различные спектральные, переходные и релаксационные параметры. Эта задача решается с помощью существенных признаков, указанных в формуле изобретения, общих с прототипом: способ наблюдения сигналов квадрупольного спинового эха, включающий воздействие на образец, содержащий квадрупольные ядра, радиочастотными импульсами с временными интервалами между ними и с частотой заполнения, равной резонансной частоте (Qi) возбуждаемого перехода, и регистрацию сигналов эха на этой частоте, и отличительных от наиболее близкого аналога существенных признаков: дополнительно воздействуют радиочастотными импульсами с частотами заполнения, равными (Qi)+(Qi) и (Qi)-(Qi), где (Qi) - расстройка от резонансной частоты возбуждаемого перехода в пределах полуширины линии ЯКР. Причем радиочастотные импульсы с тремя частотами заполнения подают различными способами. Ниже раскрывается наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым результатом. Во-первых, предложен способ наблюдения сигналов квадрупольного спинового эха, включающий воздействие на образец радиочастотными импульсами с частотами заполнения, равными (Qi), (Qi)+(Qi) и (Qi)-(Qi). Во-вторых, такой способ возбуждения сигналов спинового эха позволяет наблюдать их с максимальной амплитудой. В-третьих, такой способ наблюдения позволяет возбуждать сигналы с широкими линиями ЯКР. Анализ отличительных признаков предлагаемого изобретения показал, что такой способ наблюдения сигналов квадрупольного спинового эха не обнаружен. Он обладает новизной и изобретательским уровнем. Способ реализован с помощью трехчастотного импульсного спектрометра ЯКР. Один канал настраивается на резонансную частоту (Qi), второй канал - на частоту (Qi)+(Qi), , a третий канал - на частоту (Qi)-(Qi). На фиг. 1-6 приведены импульсные программы, которые позволяют реализовать предлагаемый способ. Все варианты отличаются условиями возбуждения сигналов эха. Для трех импульсных программ такого способа наблюдения сигналов эха возможны следующие варианты: Рассмотрим более подробно один из них. Вариант 1. Сначала воздействуют радиочастотными импульсами (или импульсом) с частотой заполнения, равной резонансной частоте (Qi) возбуждаемого перехода, потом радиочастотными импульсами (или импульсом) с частотой заполнения, равной (Qi)+(Qi), затем радиочастотными импульсами (или импульсом) с частотой заполнения, равной (Qi)-(Qi), где (Qi) - расстройка от резонансной частоты возбуждаемого, перехода в пределах полуширины линии ЯКР. Регистрация сигналов эха ведется на резонансной частоте (Qi). (фиг. 1). Если воздействовать на образец, содержащий квадрупольные ядра, по программе на фиг. 1, то наблюдаются сигналы эхо с амплитудами: в момент времени в момент времени в момент времени в момент времени в момент времени Здесь (Ix)m,m-1 - элемент матрицы оператора Ix в представлении квадрупольного гамильтониана HQ; сi(xi) являются тригонометрическими функциями угловых длительностей радиочастотных импульсов; m,m-1 - резонансная частота (Qi) возбуждаемого перехода, (Qi) - расстройка от резонансной частоты в пределах полуширины линии ЯКР, 1 и 2 временные интервалы между первым и вторым и между вторым и третьим импульсами, m магнитное квантовое число. Вариант 2. По программе на фиг. 2 сигналы эхо наблюдаются: а) с амплитудой Em,m-1(1) в момент времени б) с амплитудой Em,m-1(2) в момент времени в) с амплитудой Em,m-1(3) в момент времени г) с амплитудой Em,m-1(4) в момент времени д) с амплитудой Em,m-1(5) в момент времени Вариант 3. По программе на фиг. 3 сигналы наблюдаются:. а) с амплитудой Em,m-1(1) в момент времени б) с амплитудой Em,m-1(2) в момент времени в) с амплитудой Em,m-1(3) в момент времени г) с амплитудой Em,m-1(4) в момент времени д) с амплитудой Em,m-1(5) в момент времени Вариант 4. По программе на фиг. 4 сигналы эхо наблюдаются: а) с амплитудой Em,m-1(1) в момент времени б) с амплитудой Em,m-1(2) в момент времени в) с амплитудой Em,m-1(3) в момент времени г) с амплитудой Em,m-1(4) в момент времени д) с амплитудой Em,m-1(5) в момент времени Вариант 5. По программе на фиг. 5 сигналы эхо наблюдаются: а) с амплитудой Em,m-1(1) в момент времени б) с амплитудой Em,m-1(2) в момент времени в) с амплитудой Em,m-1(3) в момент времени г) с амплитудой Em,m-1(4) в момент времени, д) с амплитудой Em,m-1(5) в момент времени Вариант 6. По программе на фиг. 6 сигналы эхо наблюдаются: а) с амплитудой Em,m-1(1) в момент времени б) с амплитудой Em,m-1(2) в момент времени в) с амплитудой Em,m-1(3) в момент времени г) с амплитудой Em,m-1(4) в момент времени д) с амплитудой Em,m-1(5) в момент времени Таким образом, в зависимости от условий возбуждения наблюдаются сдвиги (относительно местоположений сигналов типа Хана) в местоположениях сигналов эха, которые пропорциональны m,m-1/m,m-1. Для четкого наблюдения такого эффекта необходимо выбрать образец с большими временами релаксации и с большой шириной наблюдаемой линии ЯКР. Реализация предлагаемого изобретения проведена на ядрах 63Cu в Y1Ba2Cu3O7-d на частоте 31.13 МГц (Т=297 К). Ширина этой линии ЯКР равна ~ 200 кГц. Один канал настраивается на резонансную частоту (31.13 МГц), второй на частоту (31.13 + 0.1) МГц, третий - на частоту (31.13-0.1) МГц. Сигналы наблюдают на частоте 31.13 МГц. Программатор позволяет реализовать любую импульсную программу. При больших значениях 1 и 2 хорошо наблюдаются сдвиги (относительно сигналов типа Хана) в местоположениях сигналов эха. Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет возбуждать резонансные переходы с широкими линиями ЯКР, получать дополнительную информацию о структуре и строении химических соединений, исследование которых ранее было затруднительно.Формула изобретения
Способ наблюдения сигналов квадрупольного спинового эха, включающий воздействие на образец, содержащий квадрупольные ядра, радиочастотными импульсами с временными интервалами между ними и с частотой заполнения, равной резонансной частоте (Qi) возбуждаемого перехода, и регистрацию сигналов эха на этой частоте, отличающийся тем, что дополнительно воздействуют радиочастотными импульсами с частотами заполнения, равными (Qi)+(Qi) и (Qi)-(Qi), где (Qi) - расстройка от резонансной частоты возбуждаемого перехода в пределах полуширины линии ЯКР.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6