Фазовая когерентность

Поперечные компоненты Р и Ру представляют собой компоненты вращения прецессирующего вектора намагниченности Рщ-Выше мы видели, что локальные нарушения магнитного поля заставляют отдельные прецессирующие диполи получать фазы, отличающиеся друг от друга на время порядка времени спин-спиновой релаксации Т . При отсутствии радиочастотного магнитного поля любая фазовая когерентность диполей будет нарушена в течение времени порядка Tj, сводя, таким образом, Р и Ру к нулю. Поэтому Блох предложил для простоты, что приближение к нулю происходит экспоненциально с характеристическим временем T a, т. е. [c.374]

Для описания импульсного ЯМР мы будем продолжать пользоваться векторной моделью поведения объемной намагниченности, но не следует думать, что эта модель обеспечит строгость наших выводов. Реальная ситуация намного сложнее. Мы ие рассматриваем влияние импульсов на относительные заселенности уровней связанных спиновых систем и их фазовую когерентность. Методы расчета заселенности уровней после воздействия импульса мы уже рассмотрели в разд. 4.2.6, но это только часть общей картины таким способом нельзя моделировать фазовые соотношения различных состояний. Однако мы достигли предела, доступного прн использовании нашего теоретического аппарата, и его будет вполне достаточно для обсуждения основ многих экспериментов. [c.143]

Для возбуждения выбранного углеродного атома следует использовать 180°-й селективный импульс, так как его легко калибровать и не требуется фазовая когерентность с другими жесткими углеродными импульсами. [c.90]

Интерференция поперечной намагниченности и многоквантовой когерентности может быть также устранена с помощью импульсов градиента поля, как показано в разд. 4.2.6.1. Однако следует помнить, что потеря фазовой когерентности, вызванная неоднородностью поля, обратима, если не прошло достаточно времени для трансляционной диффузии спинов в поле с градиентом. [c.252]

При достаточно большом времени должно достигаться стационарное состояние для всех видов резонанса. Природа стационарного состояния и скорость его достижения определяются уравнениями Блоха. В своем рассмотрении Блох принял, что для отдельных процессов соблюдается пропорциональная зависимость между компонентой намагниченности и скоростью спонтанной ее потери, т. е. спонтанное исчезновение намагниченности первого порядка. Константы пропорциональности обратно пропорциональны двум так называемым временам релаксации Т1 — времени продольной , или спин-решеточной , релаксации, которая связана с изменениями намагничивания в 2-направлении вдоль постоянного поля Но, и Гг — времени поперечной , или спин-спиновой , релаксации, связанной с потерей фазовой когерентности прецессии в направлениях х и у в радиочастотном поле. В случае идеального резонанса ширина линии равна просто 1 /Гг (при соответствующем определении ширины линии). просто связаны с насыщением сигнала в очень сильных радиочастотных полях [c.411]

Мы всегда рассматриваем не одиночный ядерный момент, а ансамбль, содержащий большое число одинаковых ядер. На рис. 1.2, б изображена прецессия ядерных моментов с I — /2. Все моменты прецессируют с одинаковой частотой поскольку направления хну ничем не отличаются, то нет причин, по которым сохранялась бы фазовая когерентность моментов в плоскости ху. Однако в системе имеется выделенное направление — ось г, задаваемая направ- [c.24]

После 90°-ного импульса и до подачи первого импульса градиента происходит лишь слабое расфазирование М. Пока градиент остается включенным, он, естественно, вызывает расфазирование М. После выключения g фазовая когерентность снова уменьшается очень мало. Если ядра не ди( ун- [c.152]

Время жизни спина в данном состоянии — это время, в течение которого он переходит из одного положения в другое и теряет фазовую когерентность. [c.267]

Излагаются основные теоретические принципы работы фазово-когерентных систем связи, которые в настоящее время находят широкое применение в аппаратуре передачи информации, используемой для связи с искусственными спутниками Земли и космическими кораблями. В книге рассматриваются три группы вопросов, являющихся хотя и самостоятельными, но тесно связанными с общими положениями статистической теории связи. Излагается теория работы фазово-когерентных приемников связной аппаратуры, методы оптимизации когерентных демодуляторов, используемых в аппаратуре, работающей как на аналоговых, так и на цифровых (дискретных) принципах, а также осуществляется сравнительный анализ когерентных и некогерентных демодуляторов. Значительная часть книги посвящается вопросам обеспечения фазовой когерентности при наличии помех различного типа. [c.4]

В книге изложена теория фазово-когерентных систем связи с учетом теплового шума. Она посвящена рассмотрению с единой точки зрения трех различных, но вместе с тем взаимно связанных вопросов статистической теории связи теории работы фазово-когерентного приемника или контура автоподстройки фазы оптимизации когерентных демодуляторов как для аналоговых, так и для цифровых систем модуляции сравнительному анализу качества когерентных и обычных некогерентных демодуляторов. Хотя теория фазовой когерентности нашла широкое применение в системах связи для космических исследований, для связи со спутниками и для военных целей и хотя по этому вопросу и его разветвлениям имеется большая литература, до сих пор нет пособия, в котором были бы рассмотрены не только некоторые частные аспекты этой теории. Это объясняется частично тем обстоятельством, что до последнего времени учебники посвящались изложению только одной из трех определившихся ветвей статистической теории связи (фильтрация, обнаружение и теория информации), а для изучения когерентных систем связи необходимы все три части. [c.8]

Книга задумана как изложение с единой точки зрения теории модуляции для фазово-ког рентных систем связи. Техника модуляции ведет свое начало от первых попыток доисторического человека передавать информацию на расстояние. Основные методы и теория модуляции изложены несколькими авторами [1 и 2]. Особое внимание они уделили конструкции и теории обычных модуляторов и демодуляторов, применяемых в некоторых системах модуляции. Начиная с середины сороковых годов, когда для исследования проблем связи впервые была применена статистическая теория, был выполнен ряд важных исследований систем модуляции, некоторые из них излагаются в учебниках статистической теории связи [3 и 4]. Труды Шеннона [5], Винера [6] и Вудворда [7] создали теоретические основания для проектирования оптимальных систем модуляции для разнообразных систем радиосвязи. В нашей книге будут изложены основы статистической теории связи, приводящей к исследованию и оптимальному построению систем модуляции для фазово-когерентных систем, работающих при наличии теплового шума. (См. также [9 . Прим. ред.) [c.11]

Хотя в предыдущих параграфах были рассмотрены двоичные системы связи при любых степенях фазовой когерентности с применением фазовой автоподстройки для выделения опорной фазы, имеется важный случай, являющийся промежуточным между когерентным и некогерентным приемом, которому уделялось значительное внимание в практических применениях. Этот метод чаще всего называют разностно когерентным, а иногда методом сравнения фаз. Он был разработан и применялся в течение нескольких лет до того, как был в достаточной степени проанализирован в настоящее время он находит широкое применение на практике [10] . [c.261]

Захват частоты несущей, фазовая когерентность и синхронизация символов в системе связи по существу эквивалентны определению скорости и дальности в радиолокационной системе. В радиолокаторе допплеровский сдвиг частоты эхо-сигнала по отношению к зондирующему сигналу пропорционален радиальной скорости отражающего сигналы объекта, а запаздывание пропорционально его дальности. Несущая радиолокационного сигнала модулируется для того, чтобы облегчить определение дальности. Хотя когерентные радиолокационные системы и не будут рассматриваться здесь, следует помнить, что многие методы захвата частоты, применяемые с связных системах, распространяются непосредственно на аналогичные радиолокационные задачи. [c.333]

Когерентность является центральной концепцией, которую иам необходимо понять. Это обобщение понятия намагниченности, которое мы будем использовать для обозначения соотношений между состояниями, связанными одним ядерным переходом. Оно необходимо для того, чтобы описывать определенные соотношения между состояниями различных переходов. Для начального знакомства с понятием когерентности рассмотрим различие между насьнценным переходом ЯМР (нли переходом, только что оказавшимся в магнитном поле) и таким переходом, на который только что подействовали я /2-импульсом. Ни в одном нз этих случаев нет компоненты намагниченности по оси 2 это означает, что заселенности состояний а и (3 равны. В чем же тогда их различие Насыщенному переходу вообще не соответствует никакая намагниченность. Для перехода, на который подействовали тс/2-им-пульсом, компонента намагниченности прецессирует в плоскости х—у. Это является следствием того, что х — р-компоненты намагниченности в образце прецессируют вместе и с той же самой фазой. Эта фаза йлла придана им действием импульса. Мы будем говорить, что в образце с насыщенным переходом ядра прецессируют некогерентно (т.е. со случайной фазой) в образце, на который подействовали импульсом, возникла фазовая когерентность между состояниями а й р. [c.305]

Эксперименты по переносу населенности, по-вндимому, дают ключ к решению задачи при условии, что существует механизм распространения возмущения населенности вдоль всей цепи. Кроме того, они обладают некоторыми характерными практическими преимуществами. Импульсные искажения приводят к появлению нежелательных поперечных компонент намагниченности, но их можно подавлять фазовым циклирова-нием, импульсными градиентами постоянного поля или введением коротких произвольных задержек. Поскольку для создания инвертированной населенности требуются лишь РЧ импульсы, нет необходимости в фазовой когерентности импульсов селективного возбуждения индивидуальных переходов. Вопрос сводится к тому, какой вид селективного возбуждения населенности практически доступен. [c.30]

После начального селективного 90°-то импульса намагниченность воды быстро распадается благодаря ее короткому времении Tj, которое можно искусственно уменьшить за счет химического обмена сигнала HjO с протонами специально вводимого вещества, например, хлорида аммония [9]. Если значение т (см. рис. 13) длиннее Tj, то намагниченность растворителя быстро теряет фазовую когерентность и не может бьггь перефокусирована селективным 180°-м импульсом. Однако если значение т значительно больше то намагниченность за это время достаточно восстанавливается вдоль оси 2 благодаря спин-решеточной релаксации. В этом случае селективный 180 -й импульс инвертирует восстанавливающуюся намагниченность, а за время второго интервала т намагниченность вдоль оси 2 восстанавливается вновь. Значение т выбирается с таким расчетом, чтобы 2-намагниченность воды к концу второго интервала X проходила через нуль. Степень подавления сигнала растворителя можно увеличить путем повторения простой послеяовательносги (т-180°-т) несколько раз, а затем отбирать намагниченность растворенных спинов, применяя составные импульсы [10]. [c.40]

Поперечная и продольная релаксации индуцируются процессами, происходящими на молекулярном уровне. Они отражают взаимодействие ядерного спина с его окружением. Скорости релаксации пропорциональны квадрату величины, характеризующей эти взаимодействия. В случае спин-решеточной релаксации, при которой осуществляется обмен энергией с окружением, эти взаимодействия оказываются промодулированными во времени, что происходит за счет взаимодействия спинов с флуктуирующими магнитными полями, вызывающими переходы между стационарными состояниями спиновой системы на частоте Ш/. Те же процессы, которые вызывают спин-решеточную релаксацию, ведут и к спин-спиновой релаксации, поскольку при спин-решеточной релаксации одновременно разрушается фазовая когерентность прецессии отдельных спинов. В то же время временная модуляция взаимодействий не является обязательным условием для разрушения фазовой когерентности процессы, не модулированные во времени, представляют собой дополнительный канал поперечной релаксации. [c.35]

В этом случае можно считать, что шум является белым, т.е. содержит все частоты интенсивность шумов на всех этих частотах одинакова. Однако для биологических молекул это условие не всегда выполнимо. Значение Тгвсегда меньше Ti, за исключением нескольких специальных случаев. Это связано с тем, что все процессы, происходящие по механизму Ti-релаксации (за счет изменения ориентации спина при переходе из одного энергетического состояния в другое), сопровождающиеся передачей или поглощением энергии в результате взаимодействия спина с решеткой, всеща нарушают фазовую когерентность между соседними спинами, и это приводит к возникновению еще одного канала релаксации по механизму Тг-релаксации. При этом чем хуже выполняется соотношение (1.36), тем больше будут различаться значения Ti и Тг, и тем лучше будет выполняться неравенство Т > Тг. В последующих разделах книги мы ограничимся рассмотрением случаев, когда справедливо неравенство (1.36) (случай максимального сужения линий и Т Т2). [c.37]

Физический смысл времени Гг вытекает из того, что эта константа времени требуется для описания спада поперечных компонентов ядерного магнитного момента, т. е. эта константа определяет время, необходимое для того, чтобы индивидуальные спины потеряли фазовую когерентность вращения друг относительно друга. Если ядерные спины находятся в несколько различных полях, обусловленных неоднородностью статического магнитного поля или отличиями в локальных магнитных полях, вызванными магнитными днпольными моментами их соседей сО (раздел И, А, 2 и И, Б, 1), то они будут прецессировать с раз-ными ларморовыми частотами, что приведет в конечном счете 3 к фазовой некогерентности. Изменения ориентации спинов магнитных моментов под влиянием спин-решеточной релаксации также дают вклад в этот эффект и, следовательно, влияют на Т . Поскольку ширина резонансной линии может быть обусловлена каждым из рассмотренных выше эффектов, то Т , как показывает количественный анализ, обратно пропорционально ширине линии. Гг называется также временем спин-спинового взаимодействия или временем спин-фазовой памяти. [c.17]

Существенное влияние на форму и ширину линий ядерного резонанса оказывают движения молекул и атомов, часто имеющие место в твердых телах. При достаточной быстроте такие движения приводят к сужению линии резонансного поглощения и, если перемещения достаточно изотропны в пространстве,— к лоренцевой форме линии. Этот эффект мы ниже называем кинетическим сужением. Если среднее время вращения или время между переходами ядерного спина менвше, чем время фазовой памяти Га, то ядро будет испытывать воздействие целого набора различных локальных полей за более короткое время, чем Гг, которое требуется, чтобы ядро вышло из фазовой когерентности с другими ядрами. Это усреднит локальные поля, действующие на ядра за время, меньшее Гг, и, следовательно, сузит резонансную линию. Графически можно представить себе, что ядра переходят от одного положения на исходной резонансной кривой к другому за период меньший, чем требуется для прохождения исходной резонансной линии. [c.21]

Метод наименьпшх квадратов, предложенный Даймондом [9, 10], основывается на принятых представлениях о том, что угли состоят из графитоподобных параллельно уложенных, но беспорядочно ориентированных слоев с однородной внутренней структурой, соединенных неорганизованным углеродом, дающим газовое рассеяние. При отсутствии фазовой когерентности между различными рассеивающими единицами HHien nBHO Tb рассеяния от такой системы представляет собой линейную комбинацию функций интенсивности, даваемых каждым размером слоев. Функцию интенсивности для данного размера слоев можно выразить так [c.39]

Вследствие большого размера электронных пар, на несколько порядков пре--вышающих период кристаллической решетки металла, возникает процесс синхронизации пар, т. е. возникает фазовая когерентность, распространяющаяся на весь объем сверхпроводника. Следствием фазовой когерентности являются свойства сверхпроводника. [c.37]

Свободная прецессия спинов часто затухает очень медленно и может продолжаться несколько секунд после выключения поля Я,. Однако в конце концов фазовая когерентность индивидуальных спиновых векторов по различным причинам теряется и осцилляции затухают. На этих эс )фектах были построены многие блестящие эксперименты, в которых изучались различные спиновые эхо , обусловленные свободной прецессией спинов после действия серии коротких, следующих через определенные интервалы радиочастотных импульсов. К сожалению, эти методы не были широко использованы химиками, хотя они являются нанлучшимн для измерения времени релаксации. [c.238]

Э. Д. Витерби — профессор Калифорнийского университета в Лос-Анжелесе (США) и один из руководителей секции теории информации американского общества инже-неров-электриков, известен своими многочисленными работами в области статистической радиотехники. Книга этого автора, русский перевод которой предлагается нашим читателям, была включена издательством Мак Гроу Хил в серию монографий по теории систем. Она посвящена теоретическим основам фазово-когерентной связи, которая получает все большее распространение в современных системах передачи информации, в частности в линиях связи с искусственными спутниками Земли и другими космическими объектами. [c.5]

Вторая часть (гл. 5—6) посвящена статистическому синтезу фазово-когерентных приемников аналоговых систем связи. Основному материалу предшествует обзор теории оптимальных оценок (максимальной апостериорной плотности вероятности) параметров сигналов, маскируемых аддитивным нормальным шумом (с некоторыми дополнениями, вынесенными в приложения). Подробно рассмотрен случай фазовой модуляции сигнала стационарным нормальным случайным процессом. Дается оригинальное изложение результатов, стыкующихся с винеровской теорией оптимальной линейной фильтрации по критерию минимума среднеквадратической ошибки. Значительный интерес представляет шестая глава, в которой приведен сравнительный анализ оптимальных (когерентных) и неоптималь-ных (некогерентных) демодуляторов, когда принимаемый сигнал представляет аддитивную смесь белого нормального шума и несущей, модулированной либо по амплитуде (с двумя боковыми и с одной боковой), либо по фазе, либо по частоте нормальным стационарным случайным процессом. Сравнение проводится по энергетическому критерию — отношению сигнал/шум. Иллюстрируются преимущества систем с ФМ и ЧМ по сравнению с системами, использующими амплитудную модуляцию. [c.6]

Таким образом, при повышенной степени турбулентности набегающего потока возможно генерировать и выделять волны Толлмина — Шлихтинга. Они могут существовать в подобных условиях, даже если не наблюдаются в осциллограммах и спектрах мощности. Значения измеренных распределений амплитуд и фаз отражают типичные особенности в распределении данных параметров для волны Толлмина — Шлихтинга. Фазово-когерентные волны Толлмина — Шлихтинга могут выделяться на всем пути от начала перехода. Они распространяются вниз по потоку с такими же скоростями, как и у невозмущенных волн Толлмина — Шлихтинга, но усиливаются слабее. Эти результаты совпадают с данными исследований, проведенных ранее [Грек и др., 1987, 1990, 1991 Grek et al., 1990], где установлено, что волны Толлмина — Шлихтинга могут существовать, развиваться и воздействовать на переход при повышенной степени турбулентности набегающего потока. [c.206]

Так, на рис. 5.30, а показаны спектры без возбуждения здесь пульсации затухают в диапазоне частот нарастающих волн), а на рис. 5.30, б — спектры, где амплитуда возбуждаемой волны была наименьшей из трех. Видно, что энергия повышается в частотном диапазоне, где волны Толлмина — Шлихтинга неустойчивы однако с ростом амплитуды возбуждения увеличивается и ширина частотного диапазона нарастающих возбужденных возмущений. При максимальной амплитуде возбуждения (см. рис. 5.30, г) энергия возмущений в пределах частотного диапазона усиливающихся волн Толлмина — Шлихтинга заметно увеличивается в сечении выше по потоку однако ниже по потоку она растет на всех частотах. Следует отмет11ть, что в обоих сечениях амплитуда фазово-когерентной части волны составляла только около 0.35 % от и на коэффициенте нарастания не сказывались нелинейные эффекты (см. рис. 5.27, б). Таким образом, с ростом амплит уды возбуждаемой волны энергая увеличивается в широкой полосе частот. Эта зависимость развития возбуждаемой волны от амплитуды показывает, что возникающий волновой пакет — результат нелинейных взаимодействий, в которые вовлечена искусственная волна. [c.208]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология