Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

N.A. Sergeev Instytut Fizyki Uniwersytet Szczeciński 21.05.2013 Wielokwantowe efekty w NMR magnetyków.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "N.A. Sergeev Instytut Fizyki Uniwersytet Szczeciński 21.05.2013 Wielokwantowe efekty w NMR magnetyków."— Zapis prezentacji:

1 N.A. Sergeev Instytut Fizyki Uniwersytet Szczeciński Wielokwantowe efekty w NMR magnetyków

2 Plan referatu NMR diamagnetyków i magnetyków Echo spinowe i widma NMR Kwadrupolowe jądra i echa na 2 i 4 Echa ułamkowe Stymulowane echa Relaksacja ech spinowych Podsumowanie

3 NMR diamagnetyków W NMR diamagnetyków istnieje ogromna róż- norodność eksperymentalnych metod zwężania linii NMR, otrzymywania widm wielowymiaro- wych i wielokwantowych, widm otrzymanych za pomocą skrośnej polaryzacji momentów magnetycznych jąder itd.. Istnieją też pojęcia czasów relaksacji w różnych układach odnie- sienia: laboratoryjnym, wirującym, podwójnie wirującym itd.. Wszystkie te metody wymaga- ją spójnego (koherentnego) impulsowego wzbudzenia układu spinowego.

4 ,, Spójne (koherentne) impulsowe wzbudzenie – kontrolowany parametr 1 2

5 NMR magnetyków W NMR magnetyków takie spójne impulsowe wzbudzenia momentów magnetycznych jąder nie są możliwe z powodu istnienia tzw. współ- czynnika wzmocnienia pola radiowego impulsu, który z reguły, jest silnie niejednorodny w całej próbce. To nie pozwala bezpośrednio przenieść osiąg- nięć impulsowej spektroskopii NMR diamagne- tyków na obszar substancji uporządkowanych magnetycznie.

6 1. Brak zewnętrznego pola magnetycznego. 2. Pole magnetyczne B loc w miejscu gdzie znajduje się jądro pochodzi od uporządkowanych momentów mag- netycznych elektronów (elektronowego namagneso- wania) i może być rzędu 1 T. 3. Linie NMR w magnetykach dość szerokie –rędu Hz. NMR magnetyków

7 B rf B lok M 4. Istnieje współczynnik wzmocnienia pola o częstoś- ci radiowej i indukowanego sygnału NMR, który jest związany z oscylacjami wektora namagnesowania M pod wpływem pola radiowego B rf. Współczynnik wzmocnienia pola o częstości radiowej psuje spójność impulsowego wzbudze- nia układu spinowego

8 Domeny w magnetykach

9 Impulsowa metoda rejestracji NMR

10

11 Hamiltonian kwadrupolowego jadra - stała kwadrupolowego oddziaływania - rezonansowa częstość jądra określona przez nadsubtelne pole magnetyczne działające na jądro. Pole to jest zwią- zane z elektronowym namagnesowaniem M e Oś kwantowania z w (1) pokrywa się z kierunkiem elektronowe- go namagnesowania M e

12

13 G.N.Abelyashev, V.N.Berzhanskij, N.A.Sergeev, Yu.V.Fedotov. Multiquantum effects and NMR in magnetically ordered substances Physical Letters, v.133, n.4,5 (1988) p

14

15 G.N.Abelyashev, V.N.Berzhanskij, N.A.Sergeev, Yu.V.Fedotov. Multiquantum effects and NMR in magnetically ordered substances Physical Letters, v.133, n.4,5 (1988) p

16 Widmo NMR a sygnały echa Widmo NMR zarejestrowane za pomocą sygnału podstawowego echa w chwili 2 odzwierciedla magnetyczne nadsubtelne i kwadrupolowe oddziaływania jądra (I = 3/2) Widmo NMR zarejestrowane za pomocą sygnału nowego echa w chwili 4 odzwierciedla tylko magnetyczne nadsub- telne oddziaływania jądra o spinie I = 3/2

17

18

19

20 Dwuimpulsowa sekwencja I.Solomon, Phys.Rev. (1958) Tu, gdzie - częstość zapełnienia impulsu

21 Warunek na echo Istnieją określone wartości liczb kwantowych m, m 1 i m 2 dla których parametr nie zależy od Q i. Dla kwadrupolowego jądra o spinie I = 3/2 to są 1 albo 3, a to oznacza, że w chwili (t = (1+ )), tj. przy t = 2 i t = 4 w układzie jąder kwadrupolowych może powstać echo.

22

23 Echo w chwili 4

24 A zatem rejestracja sygnału echa na 4 pozwala otrzymać widmo NMR wyso- kiej rozdzielczości, szerokość którego określają tylko magnetyczne nadsub- telne oddziaływania jąder. Kształt sygnału echa na 4 określa wzór

25 Amplitudę sygnału echa na 4 określa macierzowy element W (2) operator R 1 I Z R 1 -1 określa macierz gęstości po działaniu na układ pierwszego impulsu radiowego. Jeżeli macierz gęstości układu zawiera elementy macierzowe to mówią, że w układzie spinowym istnieje k- kwantowa spój- ność. A więc istnienie niezerowego elementu macierzowego (2) oznacza, że po działaniu pierwszego impulsu radiowego w ukła- dzie spinowym powstaje trójkwantowa spójność, dla której m = 3.

26 Ponieważ stany |3/2> i |-3/2>, w skali energetycznej, odległe są o, to impuls generujący trójkwantową spójność nazywany jest impulsem wzbudzającym przejście trójkwan- towe. Z obliczeń wynika, że prawdopodobieństwo takiego przejścia jest maksymalne, gdy = 0, tj. kiedy częstość impul- sowego zaburzenia pokrywa się z częstością magnetycznego nadsubtelnogo oddziaływania jądra.

27

28

29 Warunki obserwacji echa na 4 Czas trwania (szerokość) pierwszego impulsu musi być ~ w dwa razy większa od szerokości drugiego impulsu Amplituda impulsów radiowych (z uwzględ- nieniem współczynnika ) musi być rzędu stałej kwadrupolowego oddziaływania jądra

30 Ułamkowe sygnały echa

31 Wzór I.Solomona gdzie

32 Warunek na ułamkowe echa Ze wzoru Solomona wynika, że jeżeli rozrzuty Q i są skorelowane i Q / = jest stałą dla wszystkich jąder, to i sygnały echa mogą powstać w chwili t 2 i t 4 Skąd może powstać korelacja w rozrzutach Q i magnetycz- nych i kwadrupolowych oddziaływań jąder?

33 Częstotliwości magnetycznego i kwadrupolowego Q oddzia- ływania jądra określają tensory odpowiednich oddziaływań. Załóżmy dla uproszczenia rozważań, że te tensory są osiowo symetryczne a ich osie pokrywają się z osią symetrii lokalnego otoczenia jądra. W tym przypadku dla i Q możemy zapisać Zatem, jak wynika z tych wzorów, jeżeli założyć, że rozrzuty i Q są związane z rozrzutem kierunków namagnesowania elektronowe- go M względem osi lokalnej symetrii jądra, to stosunek Q / będzie wprost proporcjonalny do Q0 / a. tu - kąt pomiędzy wektorem M a osią symetrii tensorów nadsub- telnego oddziaływania (magnetycznego i kwadrupolowego). oś symetrii M

34 0,1 1,6

35

36 0,1

37

38

39 Relaksacja sygnałów echa

40

41

42 Echa stymulowane

43

44

45

46 Współpraca: Symferopolski Uniwersytet, Krym, Ukraina: prof., dr hab. V.Berzhanskij prof., dr hab. S.Polulyakh mgr. G.Abelyashev Instytut Fizyki NAN, Kijów, Ukraina Instytut Fizyko-Techniczny, Doneck, Ukraina prof., dr hab. A.Shemiakov Dr Yu. Fedotov

47 Podsumowanie pozwala rejestrować widma NMR wysokiej rozdzielczości bez zastosowania spójnego impulsowego wzbudzenia układu spino- wego, co znacznie upraszcza analizę widm NMR w magnetykach Badanie wielokrotnych sygnałów ech spinowych kwadrupolo- wych jąder w magnetykach: pozwala wykonywać pomiary współczynnika wzmocnienia pola radiowego w zależności od częstości i amplitudy pola radiowego, co pozwoli głębszej zrozumieć naturę tego zjawiska i zapropono- wać nowe wieloimpulsowe metody badania NMR magnetyków pozwala badać zjawiska relaksacyjne wielokwantowej spój- ności w magnetycznie uporządkowanych układach

48 Dziękuję za uwagę


Pobierz ppt "N.A. Sergeev Instytut Fizyki Uniwersytet Szczeciński 21.05.2013 Wielokwantowe efekty w NMR magnetyków."

Podobne prezentacje


Reklamy Google