ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Тепловое равновесие и спиновая релаксация из "Магнитный резонанс и его применение в химии" Уже отмечалось, что резонансное поглощение можно обнаружить только в том случае, если существует разность заселенностей спиновых уровней. Обсудим это положение несколько более подробно. Поскольку аргументация совершенно одинакова для электронных и для ядерных спинов, мы рассмотрим энергетические уровни только ядерных спинов. [c.16] Теперь рассмотрим довольно интересные следствия уравнений (20) и (21). Из уравнения (20) следует, что первоначально существующая разность заселенностей п (0) при наложении радиочастотного поля экспоненциально уменьшается и в конце концов уровни становятся одинаково заселенными. Такое состояние называют насыщением. Из уравнения (21) следует, что поглощение энергии радиочастотного поля происходит только в том случае, если п имеет конечное значение. Таким образом, анализ уравнений (20) и (21) показывает, что линия резонансного поглощения должна в конце концов исчезнуть. [c.19] Очевидно необходимо привлечь некоторые другие соображения. Напомним, что наши аргументы построены на недостаточно обоснованном предположении, что Ма. Л р. Так как в отсутствие внешнего магнитного поля Ыа равно N , условие теплового равновесия при наложении внешнего магнитного поля Н неизбежно требует, чтобы между ядрами и их окружением существовало взаимодействие, вызывающее переориентацию спина, связанную с передачей избыточной магнитной энергии другим степеням свободы системы. Этот процесс, т. е. безызлучательные переходы между двумя состояниями а и 1Р), называют спин-ре1иеточной релаксацией. Такое название первоначально было использовано потому, что в твердых телах избыток энергии ядерных спинов передается степеням свободы, которые включают колебания кристаллической решетки. [c.19] Термин решетка удобен не только при описании твердых тел, для которых процессы релаксации действительно связаны с колебаниями кристаллической решетки в более широком смысле термин решетка относится к любым степеням свободы систем, за исключением тех, которые непосредственно связаны со спином. Поскольку спин-решеточная релаксация определяется взаимодействием спинов с тепловым движением решетки , она возможна при любом агрегатном состоянии вещества (газ, жидкость или твердое тело). Существенно здесь то, что решетка находится в состоянии теплового равновесия это означает, что вероятности спонтанных спиновых переходов вверх и вниз не равны, как это было бы для переходов, индуцированных радиочастотным полем. [c.20] Рассмотрим теперь следствия возможности переходов, обусловленных спин-решеточным взаимодействием. Обозначим вероятности переходов снизу вверх 1Гсср и сверху вниз (1 ар И за). [c.20] Из уравнения (27) следует, что при условии 2РТ С 1 относительно легко избежать насыщения. Позднее мы увидим, что вероятность Р пропорциональна квадрату амплитуды радиочастотного поля поэтому, чтобы избежать насыщения, обычно используют малые мощности радиочастотного поля. Однако в некоторых специальных исследованиях умышленно приводят систему в состояние насыщения эти случаи мы рассмотрим в гл. 13. [c.21] Вернуться к основной статье