Способ наблюдения ядерного резонанса

Иллюстрации

Способ наблюдения ядерного резонанса (патент 898303)
Способ наблюдения ядерного резонанса (патент 898303)
Способ наблюдения ядерного резонанса (патент 898303)
Способ наблюдения ядерного резонанса (патент 898303)
Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ изоваитиния

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сотоз Советскик

Социалистические

Республик

< 898303 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 220230 (2l ) 2887149/18-25 с присоединением заявки РЙ— (23) Приоритет(51)NL. Кл.

G 01 N 24/08 (Ъаударстеекеый комитет

СССР по делам нзобретенкй и открытий

Опубликовано 15J31.82. Бюллетень J6 2

Дата опубликования описания 1501.82 (53) УД1 539 143 . (088. 8) (72) Автор изобретения

А.Е.Иефед

Ордена Трудового Красного Знамени инсти радиотехники и электроники АН СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ НАБЛЮДЕНИЯ ЯДЕРНОГО РЕЗОНАНСА

Изобретение относится к способу исследования физических и химических свойств твердых веществ методом ядерного резонанса и может быть использовано для изучения внутрикристаллических электрических полей в таких веществах, дефектов в кристаллах,фазовых переходов, взаимодействия и движения атомов и молекул, природы химической связи и т.п.

Известен способ наблюдения ядерноt0 го резонанса путем одновременного воздействия на исследуемый образец двумя скрещенными радиочастотными магнитными полями с одинаковой частотой и), лежащей в области частоты ии ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР) образца, и с различными фазами, регистрации постоянной компоненты ядерного магнитного момента образ20 ца, продольной относительно направления (2) максимального градиента внутрикристаллического электрическо.го поля образца, и наблюдения ядерного резонанса по изменению указанной компоненты. Названную компоненту регистрируют при изменении частоты 00 радиочастотных полей в диапазоне, включающем частоту а)о ЯКР образца, со скоростью, обеспечивающей быстрое адиабатическое прохождение через линию IKP При этом магнитный момент резонирующих ядер меняет свою ориентацию на противоположную относительно оси 2 со скоростью, задаваемой скоростью быстрого адиабатического прохождения. Частота, на которой осуществляют указанную регистрацию, определяется этой скоростью и лежит в инфразвуковом диапазоне 1 j.

Недостатком этого способа является его низкая разрешающая способность, что обусловлено уширением линий ЯКР иэ-за неоднооодности градиента внутрикристаллического электI рического поля образца и из-эа ди- поль-дипольных взаимодействий ядер друг с другом. Этот способ позволяет

3 89 получать лишь ограниченную информацию о свойствах исследуемого образца.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является способ наблюдения ядерного резонанса, включающий одновременно воздействие на исследуемый образец первым и вторым скрещенными радиочастотными маг.нитными полями, частоты которых лежат в области чагтоты Мц ЯКР образца, фазы различны, а амплитуды превышают величину Ag/у; где ЕМ - ширина линии ЯКР, - гиромагнитное отношение ядер исследуемого образца, регистрацию компоненты ядерного магнитного момента образца, продольной относительно направления (Z) максимального градиента внутрикристаллического электрического поля образца, на частоте Я .о нутации ядерных магнитных моментов в радиочастотном магнитном поле и наблюдение ядерного резонанса по изменению указанной компоненты. Указанную регистрацию компоненты ядерного магнитного момента образца осуществляют при одновременном воздействии на об-разец первым и вторым радиочастотными полями. Нутации ядерных магнитных моментов представляют собой непрерывное периодическое отклонение с частотой Q.о этих моментов относительно оси Е при одновременной быстрой их прецессии вокруг этой оси с частотой ЛИР М . Эти нутации обусловлены дополнительной прецессией ядерных магнитных моментов с частотой Я.о вокруг их осей квантования в представлении взаимодействия, направление которых не совпадает с направлением оси Z и задается амплитудой каждого из указанных радиочастотных полей и их ориентацией друг относительно друга и относительно главных осей градиента внутрикристаллического электрического поля образца, расстройкой (М,-сЮ) частоты ии радиочастотных полей относительно частоты М), ЯКР образца, а также параметрами образца. Частота Я. определяется указанными величинами и лежит в диапа" зоне

60)p + (о <6) +ч(I(I+1) -I m(Q l m 1+1) 3g „q Ð, где Н - величина полуамплитуды пер1 вого радиочастотного поля;

Ю - частота радиочастотных полей;

8303

4

09о- частота ядерного квадрупольного резонанса образца; величина спина резонирующих ядер;

m — магнитное квантовое число, соответствующее нижнему уровню квадрупольной энергии ядер для перехода на частоте(Фо, q — коэффициент, определяемый величиной каждого из указанных радиочастотных полей и их ориентацией друг относительно друга и относительно направления главных осей градиента внутрикристаллического электрического поля образца, а также величиной асимметрии указанного градиента (2 1.

Недостатком этого способа является то, что исследования образца с его помощью сложны и трудоемки и требуют большой затраты времени, что обусловлено сложной зависимостью частоты Я. от амплитуды и ориентации первого и второго радиочастотных полей, а также от параметров образца.

Например, в случае спина 1 = 3/2 час" тота Qo в общем случае зависит от десяти параметров, из которых только четыре характеризуют искомые свойства образца. Другим недостатком способа

35 является то, что в системе скрещенных катушек, обеспечивающих генерацию двух скрещенных радиочастотных полей, трудно получить однородное магнитное радиочастотное поле в каждой из катушек. В результате линия ядерного резонанса на частоте Я,, уширяется из-за неоднородности суммарного радиочастотного поля, что ведет к понижению разрешающей способности способа. Кроме того, наблюдается по1S теря чувствительности вдвое из-за рас-. щепления линии ядерного резонанса на две составляющие, одна из которых относится к переходу mwm+1, а другаяк переходу — ш -(m+1) . Указанное расщепление обусловлено снятием вырождения flo числу ш квадрупольных энергетических уровней ядер в представлении взаимодействия иэ-за разной величины циркулярно поляризованных составляющих суммарного радиочастотного поля, вращающихся вокруг оси Z в противоположные стороны и возбуждающие указанные переходы.

898303

Цель изобретения — уменьшение времени измерения и повышение разрешающей способности и чувствительности.

Для достижения укаэанной цели согласно способу наблюдения ядерного резонанса, включающему воздействие на исследуемый образец первым и вто-, рым скрещенными радиочастотными магнитными полями, частоты которых лежат в области частоты ЯКР образца 01,, фа16 зы различны, а амплитуды превышают величину Лиф/у, (где дно- ширина линии ЯКР, 11 - гиромагнитное отношение ядер исследуемого образца), регистрацию компоненты ядерного магнит" ного момента образца, продольной. от" носительно направления (2) максимального градиента внутрикристаллическо" го электрического поля образца, на частоте нутации ядерных магнитных моментов в радиочастотном магнитном поле и наблюдение ядерного резонанса flo изменению укаэанной компонен" ты, воздействие вторым радиочастот" ным полем осуществляют в виде импуль25 са с длительностью в пределах времени спин-спиновой релаксации ядер исследуемого образца, а регистрацию

-компоненты ядерного магнитного момента осуществляют после окончания воздействия этим импульсом, причем действие импульса второго радиочастотного поля начинается не позже начала действия первого радиочастотного поля.

И

На фиг. 1 схематически изображены действующие на исследуемый образец первое и второе радиочастотные магнитные поля и прецессия магнитных моментов возбуждаемых ядер образца в случае, когда начало воздействия на образец обоими полями совпадает во времени; на фиг. 2 — действующие на образец первое и второе радиочастотны6 магнитные поля и прецессия магнитных моментов возбуждаемых ядер образца в случае, когда воздействие на образец вторым радиочастотным полем осуществляют до начала воздействия первым радиочастотным полем.

На фиг. 1 и 2 показаны диаграммы первого 1 и второго 2 радиочастотных магнитных полей, которыми воздействуют на исследуемый образец; ось t обозначает ось времени; ось 2 указы- . вает направление главной оси гради55 ента внутрикристаллического электрического поля исследуемого образца, вдоль которой укаэанный градиент имеет максимальное значение; позиция

3 - приемная катушка индуктивности.

Для пояснения способа рассмотрим случаи, когда градиент внутрикристаллического электрического поля исследуемого монокристаллического образца аксиально симметричен относительно оси 2, а его ядра имеют отличный от нуля электрический квадрупольный момент и полуцелый спин Т ) 3/2. Взаимодействие квадрупопьного момента ядра с градиентом названного поля характеризуется двукратно вырожденными энергетическими уровнями по маг" нитному квантовому числу m, так что переходы m m+1 и -m -(в+1) имеют одну и ту,же частоту ЯКР Щ. Этим ереходам соответствуют ядерные маг-. нитные моменты И " " и И, которые прецессируют вокруг оси 2 в противоположных направлениях с частотой Юр.

При равновесии с решеткой эти момен" ты равны по величине (И"и=М = М©) и направлены вдоль оси 2 в противоположные стороны, так что результиРующий равновесный макроскопическмй ядерный магнитный момент образца ра" вен нулю.

При одновременном или последовательном воздействии на образец первым 20 соз (1ю й- ) и вторым 2Н сов х Ю й-92) скрещенными радиочастотными магнитными полями, фазы которых Vq < различны, амплитуды 2Н, и 2Н пре" вышают величину 5Q/2-, а частоты Щ 1 и UU< лежат в области частоты Utl ЛКР образца и paew друг другу в случае одновременного воздействия укаэанных полей, движение магнитных моментов

И и М "возбуждаемых ядер .удобно рассматривать в представлении взаимо" действия, где на указанные ядра с магнитными квантовыми числами m, m+1 и -m,-(m+1) действуют статические эф-:ф+ -Т фективные магнитные поля "8 и Н соответственно. Каждое из этих полей образовано двумя составляющими, одна из которых параллельна, а другая пер"

1 пендикулярна оси 2. Для ядер с магнитными квантовыми числами m, в+1

-m,-(а+1 ) параллельные оси 2 состав" ляющие Н 1, и р соответственно рав" ны (У-Ф )/ f -(Ж-(@/$; где частота у равна Щ или Щ а перпендикуляр"

we этой оси составляющие Н и Лв соответственно равны р,Р и рп Й, где р =СТ(?+1) -1ш1„(1тп 1+1)Д 1, а Л + и Т - перпендикулярные осй Z цир

898303 кулярно поляризованные составляющие каждого из указанных радиочастотных полей в случае их последовательного воздействия на образец или суммы этих полей в случае их одновременного воздействия на образец. В представлении взаимодействия укаэанные циркулярно поляризованные составляющие, а следовательно, и составляющие

« +

Не и Не эффективных полей Н и

Н неподвижны, а в лабораторной системе координат они вращаются вокруг оси Z с частото" N в сторону прецессии моментов М и М соответственно.

В первом варианте осуществления способа (фиг. 1) на исследуемый абра. зец воздействуют первым 1 радиочастотным полем и одновременно импульсом второго 2 радиочастотного поля, 20 направленного под некоторым углом, например под углом g0 к первому полю. При этом длительность X импульса второго 2 радиочастотного поля выбирают в пределах времени спин-спина- 5 вой релаксации ядер исследуемого образца, а частотуу) этого поля устанавливают равной частоте са первого радиочастотного поля, оптимально

u) =(d<=(6<, Указанный выбор длительнос- Эо — д- о ти C импульса позволяет избежать распада ядерных магнитных моментов + И 3 «Ъ -Vn

М и М из-за спин-спиновой релаксации.

При указанном воздействии радиочастотных полей на интервале времени

0 t <ь на образец действует суммарное радиочастотное поле

Н =2II cos(M>t-Чq)+231

В этом случае параллельные оси Z составляющие 71 ец и «Н ец эффективных полей Л и Н, определяемых суммарным полем Н;, рав ы нулю, так что — 7+ У эффективные поля Не и НвБ направлены соответственно вдоль перпендикулярных оси Z циркулярно-поляризованных составляющих Н и Н 1 поля f> и равны Не = р Н, Не = РН (фиг. I б), Так как фазы 9< и У радиочастотных полей различны, то составляющие Н и Й, а следовательно, и пОля Не и Йе Различны пО величине.

В представлении взаимодействия пре 4-1м yn 55 цессии моментов M и М происходит ,+ соответственно вокруг осей Z и Z „ направленных соответственно вдоль эффективных полей Нех и Нет а частоты их прецессии различны и соответственно равны

<. 4 -„= Ре =рн 1.

Если первое и второе радиочастотные поля установлены перпендикулярно друг другу и оси 2, фазовый сдвиг между ними установлен равным Л./2, а амплитуды равными Н =Н,1/3, то частоты Я. „ и Я,, равны Я =2 Q = Яр" 11„/3.

Длительность Г импульса второго радиочастотного поля в этом случае устанавливают, например, равной =271/

I B-»,. При этом за время Г момент

«" + И

М делает полный оборот вокруг оси

Z< и возвращается в исходное равновесное положение, совпадающее с направлением оси 2. Момент М за это время делает лишь пол-оборота вокруг оси 2, t.е. меняет свою ориентацию на противоположную, и оказывается направленным вдоль оси Z в ту же сторону, что и момент М+ (фиг. 16) .

После окончания этого импульса на образец продолжает воздействовать первое радиочастотное поле (фиг. 1а).

При этом в представлении взаимодействия на ядра с магнитными квантовы- ми числами m, m+1 и -m,-(m+1) действуют статические эффективные поля

Фе1 и Ф соответственно, направленные вдоль соответствующих циркулярно поляризованных составляющих Н4 и

Н 1 первого радиочастотного поля, перпендикулярных оси 2 (фиг. 1в).

Эти поля равны

НЕ =Н& = Не =р п «qi где, — угол между направлением первого радиочастотного поля и осью 2.

- - VN

Моменты М +""и M прецессируют теперь соответственно вокруг осей

Z< Z<, направленных, соответственно вдоль полей Н и Н „, а частоты их прецессии одийаковы и равны

9<= +H<< =P>

Так как прй = Гмоменты М и М параллельны оси Z и направлены в одну сторону (фиг. 1в), то указанная прецессия этих моментов по отношению к оси Z происходит в фазе, в результате чего появляется осциллирующая с частотой Я Z — составляющая М» магнитного момента образца, равная .

М = (М+п1+М )cos Q. t (фиг. 1в).

Регистрацию составляющей М осуществляют после окончания импульса второго радиочастотного поля, т.е. на интервале времени t w,Т., когда

898303

10 на образец воздействует одно лишь первое радиочастотное поле. Указанную регистрацию проводят на частоте и осуществляют с помощью показан1 ной на фиг. 1в приемной катушки индуктивности 3.

Чтобы амплитуда составляющей М от опыта к опыту не менялась, частоты ULI и ц) первого и второго радиочастотных полей, как указано выше, на время их одновременного воздействия на образец, т.е. на интервале времени 0 t (фиг. 1а), устанавливают равными друг другу.В противном случае частоты Я + и Q: будут промодулированы с разйостнои частотой 0v< -(d< на большую глубину, вследствие чего в момент окончания импульса второго радиочастотного поля ори- у - ентация моментов И и М, а следовательно, и амплитуда составляющей

М меняется от опыта к опыту в значительных пределах, что затрудняет измерение параметров исследуемого образца.

В описанном варианте выполнения способа максимальная амплитуда регистрируемого сигнала достигается при таком соотношении амплитуд первого и второго радиочастотных .полей, сдвиге фаз между ними и длительности импульса второго радиочастотного поля, при которых в момент окончания воздействия на образец указанным импуль-Л+ - -TYt сом магнитные моменты и и М об,разца параллельны оси Z и направлены в одну сторону. При этом амплитуда составляющей М. максимальная и равна 2М . Как было показано выше, о это достигается при Н вЂ” -Н /3, Р1-/A-—

=7(2 и C = 2Г/Я. (9. =2Я.,=4 Р" Н1/3), а также при ряде других соотношений указанных параметров, например при

Нд. = 3Н1/5, 91- Vg = E/2, 2 = 41"/ Я х (9+ =42 =8р пф1.1 /5), при H = Н1/5, 9„- = 9/2, Г = 3 /9.+ -(9.+ = 3Q.-/

/2 = бр H„/5).

В каждом конкретном случае при заданном значении амплитуды 2Н первого радиочастотного поля и определенном сдвиге фаз между первым и вторым радиочастотными полями экспериментальным путем могут быть подобраны амплитуда 2Н второго радиочастотного поля и длительность импульса этого поля, обеспечивающие указанную

- + .„ выше ориентацию моментов М и М 5 sinoL .При определенной длительности импульса, например при т =Щ 2Я.

- -ь vn — -м моменты М и И за время поворачиваются вокруг осей Z<+ и Z на угол, равный /2, и оказываются в

40 плоскости, перпендикулярной оси Z.

Сразу после окончания импульса второго радиочастотного поля, т.е. при > Г, на образец воздействуют первым 1 радиочастотным полем 2H cos x 5 т(И й- Ч ), ориентированным под некото. рым углом, например под углом 90 к направлению второго радиочастотного чоля (фиг. 2а). Амплитуду .2Н этого поля устанавливают больше величины

ЬМ /р-, частоту И)1 устанавливают в области частоты а о, в частности (Я =(О =(с{, а фазу р выбирают отлич1 g ной от фазы { 2, в частности Ч ч

Щ2. После начала воздействия первым 1 радиочастотным полем на образец в представлении взаимодействия на ядра с магнитными квантовыми чис. лами m, m+1 и -m, †(m+1) действуют

R0 образца в момент окончания названного импульса и, следовательно, максимальную величину регистрируемого сигнала ядерного резонанса.

Во втором варианте осуществления предлагаемого способа (фиг. 2) на исследуемый образец сначала воздействуют импульсом второго 2 радиочастотного поля 2Н сов(ы t — $ ). Амплитуду

2Н этого поля устанавливают больше величины ЬЮ /у, частоту u) устанавливают в области частоты Юо ЯКР образца, оптимально(ц =(а длительность о г. импульса выбирают в пределах времени спин-спиновой релаксации ядер исследуемого образца. Во время действия импульса в представлении взаимодействия на ядра с магнитными кван- . товыми числами m, (и+1) -m, -(m+1) действуют статические эффективные по« + — 7 ля Н и Hpg соответственно, которые направлены вдоль соответствующих циркулярно поляризованных составляющих второго радиочастотного поля, перпендикулярных оси 2 (фиг. 26). Эти поля равны

vn

Н =Нр = ll < — — p H s 1nd<, где о - угол между направлением вто". рого радиочастотного поля и осью Z. -.У +Wt

При этом моменты И и И прецессируют вокруг осей Z и Zg, направленных соответственно вдоль полей

К и Н < > а частоты их прецессии одинаковы и равны Я.< — — $11 < — — ф р 4g

898

20 статические эффективные поля 7 „ и

НЕ соответственно (фиг. 2в), аналогично тому, как в случае первого варианта способа на интервале времени

t >Г (фиг. 1в) . При этом моменты

- a Vn - — VN

М и И начинают прецессировать вокруг осей Z< и Z с частотой Я„, определяемой формулой (1). Так как оси и Z параллельны, а оси

- + +

Е„ и 2, антипараллельны друг другу, то направление прецессии момента

- - м

И при этом остается прежним, а -И направление прецессии момента И меняется на противоположное (фиг.2в).

В результате появляется осциллирующая с частотой Я Z-составляющая ,1

И магнитного момента образца, равная И = — (И+ +И ) s in 9. t, которую регистрируют с помощью катушки индуктивности 3.

303 12 а, Н „ и Не . В таком случае эти поля равны

Н „=Не =-НИ = E(ttiq +o) Ф+(Р Н хь1по1„) )" и составляют с осью 7 углы

8=a rccos (+(а „-ц1)о) /Ня.1, В результате указанной прецессии

«у ) моментов M u M появляется отличная от нуля Z-составляющая И магнитz. ного момента образца, осциллирующая с частотой 4, равной

Я-,1 -p1pq —— (1-Юо) +(р уй з1п д. )) м . 1)2 (2) и имеющая амплитуду, равную 2И з1п Я в первом варианте способа и 2M

25 резонанса достигается при длительности Г импульса второго радиочастотного поля, обеспечивающей поворот маг + Vn .нитных моментов И и И в плоскость, перпендикулярную оси Z, а именно при длительности Г=(n+1/2)

< 4 Q, где и = 0,1,2,3... . При выбранном значении амплитуды 2Н, второго радиочастотного поля указанная оптимальная величина Г может быть подобрана экспериментальным пу- 55 тем, Для измерения параметров образца

-Ф + в эффективных магнитных полях Н „и

61 щ

Не разной величины и направления при сохранении максимальной амплитуды составляющей М, а следовательно, I и чувствительности способа в обоих его вариантах частоту ы второго радиочастотного поля устайавливают равной частоте ю, ЯКР образца, а частоту ои,) первого радиочастотного поля на время регистрации составляющей

И, т.е. на интервале времени t )бГ, устанавливают отличной от частоты <е .

При этом в момент окончания импульса второго радиочастотного поля с указанной выше длительностью 2 моменты

-У+ wl -.Ф вЂ” УИ

Й и И имеют ориентацию, показан55 ную на фиг. 16 или 26. В дальнейшем они прецессируют соответственно вокруг осей 2+ и Z, задаваемых направлением эффективных магнитных полей

Предлагаемый способ может быть использован и для исследования образцов, у которых градиент внутрикристаллического электрического поля не аксиален относительно оси Z. В этом случае, в отличие от рассмотренного выше, при воздействии на образец радиочастотными полями 1 и 2 аналогично тому, как было описано выше, все возбуждаемые ядра образца эффективно взаимодействуют с каждым из эффектив— 7 ф ных полей Не и Н . В результате движение магнитных моментов этих ядер оказывается более сложным, чем в рассмотренных выше примерах исследования образца с аксиально симметричным градиентом. Однако и в этом случае указанное воздействие приводит к появлению отличной от нуля составляющей М магнитного момента образца, которая осциллирует с частотой Й . Эту составляющую измеряют описанным выше способом. Формула для частоты Я.,1 s этом случае отличается от (2) наличием дополнительного множителя перед вторым членом, пропорциональным Н . Этот множитель может

1 быть вычислен по известной процедуре, причем он зависит от параметра асимметрии ) градиента внутрикристаллического поля образца, лежащего в диапазоне 0 1 1, и от ориентации первого радиочастотного поля относительно главных осей указанного градиента.

Например, если образец содержит ядра со спином 1=3/2, то с учетом указан(3) 13 ного множителя формула для частоты

Я < имеет вид у н „

+,-(® -®o) „, ((+2) s>N+

4 р. 2

8983О3 14 ческого электрического поля образца.

При этом по чувствительности такие измерения могут в два раза превосхо- дить прототип, так как в предлагаемом способе, как было показано выше, значение амплитуды составляющей М достигает 2ИО, в то время как по известному способу оно равно лишь И

1О где Ь " угол между составляющей перI вого радиочастотного поля, перпендикулярной оси Z, и главной осью Х градиента внутрикристаллического электрического поля образца.

Предлагаемый способ может быть реализован с помощью известного устройства с добавлением блоков управления длительностью импульса второго радиочастотного поля и частотами первого и второго радиочастотных полей. 20

Одним из основных преимуществ предложенного способа по сравнению с известным является ускорение и упро.щение процесса исследования образца.

Как известно, для определения параметров образца измеряют его частоту ядерного резонанса. Из формул (2) и (3) следует, что частота Я-,1 ядерного ре" эонанса в предлагаемом способе в об- З0 щем случае зависит от шести параметров, из которых два (Н „ ) характеризуют параметры первого радиочастотного поля, а четыре (И),, g, g,,P) параметры исследуемого образца. Это на четыре параметра меньше, чем в известном способе,и обьясняется тем, что в предлагаемом способе частота

Я. определяется параметрами одного лишь первого радиочастотного поля и его ориентацией относительно главных осей градиента внутрикристаллического электрического поля исследуемого образца, в то время как в известном частота ядерного резонанса определяется параметрами первого и второго радиочастотных полей и их ориентацией относительно укаэанных осей и друг относительно друга. Поэтому измерение значения частоты Q. ядерного резо1

„50 нанса предлагаемым способом в зависи" мости от частоты Щ и ориентации пер" ваго радиочастотного поля позволяет значительно проще и быстрее, чем при использовании известного способа,най-ти искомые параметры исследуемого об-

|разца, а именно частоту ЯКР(1), параметр асимметрии и ориентацию главных осей градиента внутрикристаллиПредлагаемый способ дает также более высокое разрешение спектров ядерного резонанса, так как в этом случае неоднородная ширина линии этого резонанса, связанная с неоднородностью радиочастотного поля в объеме образца, может быть значительно мень ше, чем в прототипе. Это связано с тем, что в предлагаемом способе час-. тота Я.1 ядерного резонанса зависит лишь от параметров первого радиочастотного поля (см. формулы (2} и (3) ), для которого нетрудно йолучить высокую однородность. При этом требования в однородности второго радиочастотного поля значительно ниже, чем к первому полю, так как второе поле определяет лишь величину амплитуды составляющей И, которая малокритична к его неоднородности. Более высокая чувствительность и разрешающая способность предлагаемого способа по сравнению с известным позволяет болей точно измерять параметры исследуемого образца.

Таким образом, предлагаемый спосо6 наблюдения ядерного резонанса позволяет значительно упростить и сократить время измерения параметров исследуемого образца по сравнению с известным способом при одновременном повышении чувствительности и улучшении разрешения спектров этого резонанса. Это позволяет повысить эффективность исследований веществ способом ЯКР. Так как вторым радиочастотным полей воздействуют на образец в виде короткого импульса, то это умень" шает расход высокочастотной энергии на проведение измерений по сравнению с прототипом, что упрощает требования к передающему устройству, в частности, к его источнику питания.

Отметим, что измерение параметров исследуемого образца предлагаемым способом значительно проще, а разрешение спектров ядерного резонанса значительно выше также по сравнению с общепринятым способом наблюдения

898303

ЯКР. В последнем случае регистриру" ют компоненту ядерного магнитного момента исследуемого образца, перпендикулярную оси Z, a измерение проводят на высокой частоте Юр при нало- 5 жении на образец постоянного магнит- . ного поля. Это усложняет спектр ЯКР и делает измерения сложными и трудоемкими.

10 формула изобретения

Способ наблюдения ядерного резонанса, включающий воздействие на исследуемый образец первым и вторым скрещенными магнитными радиочастотными полями, частоты которых лежат в области частоты ядерного квадрупольного резонанса образца, фазы раз- о личны, а амплитуды превышают величину И)о/у (где hUOo- ширина линии ядерного квадрупольного резонанса, а ) — гиромагнитное отношение ядер исследуемого образца), регистрацию компоненты ядерного магнитного момента образца, продольной относительно .направления максимального градиента внутрикристаллического электрического поля образца„ на частоте нутации З ядерных магнитных моментов в радио- . частотном магнитном поле и наблюдение ядерного резонанса по изменению указанной компоненты, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью сокращения времени исследования образца, повышения разрешающей способности и чувствительности способа, воздействие вторым радиочастотным полем осуществляют в виде импульса с длительностью в пределах времени спин-спиновой релаксации ядер исследуемого образца, а регистрацию компоненты ядерного магнитного момента осуществляют после окончания воздействия этим импульсом, причем действие импульса второго радиочастотного поля начинается не позже начала действия первого радиочастотного поля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Т,Jach. 0etection of nuclear

quadrupole resonance via induced

longitudinal magnetization — Аррl.

Phys. Lett, 28, 1976, р. 49.

2. Мефед А.Е. О возможности непосредственного наблюдения ядерного. квадрупольного резонанса во вращающейся системе координат. — ФТТ, 21, 1979, с. 829 (прототип).

898303

Составитель В.Покатилов

Редактор И.Циткина Техред Д. абийец Кооректор H.Êoñòà

Заказ 11938/59 Тираж 882 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, I-35> Раушская наб;, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4