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

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

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТЕЛЬСТВУ

741135 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 1402;78 (21) 2579774/18-25 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Опубликовано 150680. Бюллетень Мо 22

Дата опубликования описания 20. 06. 80 (51)М. КЛ.2

G N 27/78

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 620.183

<088.8) (72) Авторы. изобретения

А. Д. Милов и М. Д. Ииров (71) Заявитель

Институт химической кинетики и горения Сибирского отделения AH СССР

{ 54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ПАРАМАГНИТНЫМИ

ЦЕНТРАМИ В ПАРАХ И ОРИЕНТАЦИИ ПАР ПАРАМАГНИТНЫХ ЦЕНТРОВ

Изобретение относится к измерению параметров пространственного распределения парамагнитных центров радиоспектроскопическими методами и может быть использовано при различных структурных физико-химических исследованиях.

Известны два способа определения расстояния в парах и ориентации пар парамагнитных центров, основанные на измерении 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 g() извлекают из характерных параметров числа линий, их формы и положения в спектре парамагнитного резонанса (lj.

Однако это дает возможность проводить измерения только в случае, ес-25 ли величина магнитного диполь-дипольного взаимодействия больше или сравнима с величиной неоднородного уширения линий в спектрах,пагамагнитного резонанса. 30

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ изучения влияния диполь-дипольного взаимодействия на поведение сигнала первичного спинового эха, заключающийся в воздействии на исследуемую систему спинов радиочастотными импульсами и регистрации сигнала первичного спинового эха от парамаг1нитных 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 величи741135

/Х!

20

50

d0.ной диполь-дипольного взаимодействия (2) .

Укаэанный способ не содержит ограничений на соотношение между величиной диполь-дипольного в заимодействия и величиной неоднородного уширения в спектре парамагнитного резонан са, однако он не может быть использован при исследовании диполь-дипольного взаимодействия между парамагнитными 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 допол нительным 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 вторым радиоимпульсами на систему спинов воздействуют дополнительным радиоимпульсом 4 (фиг. 2), но уже настроенным на частоту магнитного резонанса

f парамагнитных центров, величину взаимодействия с которыми определяют.

Изменяя интенсивность и временное положение дополнительного радиоимпульса 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 парамагнитных центров со спином 1/2 выражение имеет вид

Ч -Ч С Б («> (S-/Õ )Ö-COS tub-Úñîý a)1

1 х ь где V — текущее значение амплитуды сигнала спинового эха1

V — значение амплитуды сигнала спинового эха; 3 — гиромагнитное отношение для электрона; постоянная Планка; à — значение временного интервала между одночастотными импульсами, формирующими первичное эхо;

r — расстояние между парамагнит= ными центрами; х — время между дополнительным импульсом и вторым импульсом, формирующим эхо;

f — угол поворота спинов дополнительным радиочастотным импульсом;

8 — угол между направлением постоянного поляризирующего поля Н, и прямой, соединяющей парамагнитные центры.

Рассчитываются r и & остальные величины известны из эксперимента.

Воэможности предлагаемого. способа проверялись при измерении параметров магнитного диполь-дипольного взаимодействия атома водорода с катион-радикалом гидрохинона.

Измерения проводились на радиоспектрометре двойного импульсного электрон-электронного резонанса, способном возбуждать сигнал электронного спинового эха на двух сверхвысо ких частотах f и f< и работающим как по программе (фиг. 1) так и по программе фиг. 2. Частоты f<

=8654 мГц, а и = 9400 мГц.

Изучаемое вещество, спектр которого показан на фиг. 3, помещалось в цилиндрический бимодальный резонатор с ортогональными независимо перестраивающимися модами. Частоты возбуждения мод резонатора {f< и Йо) перестраивались до тех пор, пока сигнал первичного спинового эха не наблюдался при одною и том же значении поляриэующего магнитного поля как на частоте f от водорода, так и на частоте

Г от катион;радикала гидрохинона.

Была зарегистрирована резкая зависимость амплитуды сигнала первичного спинового эха атомов водорода от временного интервала Х и интенсивности радиоимпульса 4 (фиг. 2), настроенного, как указывалось, на частоту магнитного резонанса катионрадикала гидрохинона. f.Эта зависимость позволила по формуле вычислить расстояние между парамй парамагнитных центров атома водорода и катион-радикала гидрохинона. Оно рав741135 жив>

Составитель

Редактор С. Патрушева Техред Н. Бабурка Корректор A. Гриценко .

Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3323/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,4,но п55 Х. Эксперимент проводился только для определения расстояния.

Формула .изобретения

Способ 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 шийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений в область парамагнитных центров с различакщимися зеемановскими частотами, в промежутке между радиочастотными импульсами на систему спинов воэдействуют дополнительным радиоимпульсом, ластроенным 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 параметров.

10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Жидомиров Г. М., Лебедев Д. С. и др. Интерпретация сложных спектров

ЭПР, N., Наука, 1975.

2. Салинов К. И. Семенов A. Г., Цветков lO ° Д. Электронное спиновое эхо и его применение. Новосибирск,. Наука, 1976 (прототип) .