Сверхпроводящие соленоиды

Рабочая частота генератора, которую выражают в мегагерцах, определяется напряженностью поля магнита Яо и типом исследуемых ядер. Чем больше рабочая частота, тем выше чувствительность и разрешающая способность прибора. Большинство из выпускаемых в настоящее время серийных спектрометров высокого разрешения, предназначенных для исследования на протонах, работают на частотах 60, 80, 90 и 100 МГц, которым соответствуют магнитные поля приблизительно 1,1—2,0 10 А/м. Это уже близко к пределу, обусловленному особенностями электронного строения ферромагнитных сплавов, используемых для изготовления сердечников электромагнитов. Применение сверхпроводящих соленоидов, создающих магнитное поле Яц более 4 10 А/м, дало возможность довести рабочую частоту ЯМР-спектрометров до 500 МГц. [c.39]

Магниты и требования, предъявляемые к ним. Сверхпроводящие соленоиды. Стабилизация и гомогенизация магнитного поля. [c.41]

Существующие типы спектрометров можно подразделить на спектрометры с постоянными магнитами, электромагнитами и сверхпроводящими соленоидами. Отметим также, что требования ко всем этим частям спектрометра для импульсного и обычного прибора различны. Типичная блок-схема ЯМР приводится на рис. 2.4. [c.56]

Магнит. В промышленных спектрометрах используют постоянные магниты, электромагниты и сверхпроводящие соленоиды, для которых необходимо создание высокой стабилизации магнитного поля. Для постоянных магнитов не требуется стабилизации магнитного поля, но для них не достигаются большие величины напряженности магнитного поля. [c.56]

Ранее мы неоднократно отмечали, что увеличение магнитного поля Но приводит к увеличению разности химических сдвигов, в тоже время константа спин-спинового взаимодействия остается постоянной. С увеличением Но упрощаются спектры, и их подчас можно интерпретировать по первому порядку. Такого рода упрощения стали возможны в связи с выпуском серийных спектрометров со сверхпроводящими соленоидами. [c.83]

При частотной развертке частота понижается при движении по спектру слева направо. Поэтому, если, как обычно, самописец движется слева направо, первыми записываются сигналы ядер с большими резонансными частотами. Кроме упомянутых уже электромагнитов в спектрометрах ЯМР используются также постоянные магниты. Их недостатком является большая чувствительность к влиянию окружения — изменениям температуры и посторонних магнитных полей. Но зато не требуется специального кондиционера для охлаждения воды, отводящей тепло от электромагнитов. В последние годы сконструированы спектрометры ЯМР, в которых магнитное поле создается сверхпроводящими соленоидами. Такие сверхпроводящие магниты могут обеспечивать поля значительно большей напряженности (до 10 Т), чем обычные электромагниты и постоянные магниты. В соответствии с уравнением (1.11) это резко увеличивает чувствительность в экспериментах ЯМР. Позднее станут очевидными и другие преимущества этих магнитов. Однако стоимость таких приборов и затраты на их эксплуатацию значительно выше, чем для обычных спектрометров ЯМР, поскольку сверхпроводящий соленоид должен постоянно охлаждаться жидким гелием. [c.25]

МАГНИТЫ СО СВЕРХПРОВОДЯЩИМИ СОЛЕНОИДАМИ [c.300]

Рис. IX. 1. Схематическое изображение магнита со сверхпроводящим соленоидом [П.

При разработке крупных соленоидов возникают сложные технические задачи, связанные с явлением деградации < <С.Нс) с проблемами прочности из-за воздействия на соленоид магнитных сил, с проблемами рассеяния запаса энергии магнитного поля при внезапном разрушении сверхпроводимости. В этом направлении интенсивно ведутся исследовательские и конструкторские работы, и есть основания полагать, что сверхпроводящие соленоиды будут получать все более широкое применение. [c.248]

Спектрометр ПМР (рис. 33) Имеет мощный магнит 2, способный создать постоянное однородное магнитное поле напряженностью 1,0—2,3 Тл (тесла). Более сильные поля достигаются с помощью магнитов, использующих сверхпроводящие соленоиды (до 12 Тл). Между полюсами магнита 2 помещают ампулу 1 с образцом. Для уменьшения неоднородности поля ампула быстро вращается. Ампулу помещают внутрь катушки генератора переменного радиоизлучения 4, направленного перпендикулярно полю Нд. Спектр записывает регистратор резонанса 3. [c.115]

Большие Яо магниты со сверхпроводящими соленоидами [c.58]

Последние крупные успехи в получении однородных нолей высокой напряженности связаны с использованием магнитов со сверхпроводящими соленоидами [33, 34]. В настоящее время соленоиды с обмоткой из ниобиевых сплавов, помещенной в жидкий гелий, дают поля порядка 50 кГс, и, по-видимому, эта цифра может быть удвоена без принципиального изменения конструкции . В следующих главах мы приведем много примеров того, как такие приборы расширяют возможности исследования полимеров. [c.58]

Хотя чувствительность метода ЯМР повышается с ростом напряженности магнитного поля (теоретически пропорционально Яо), при исследовании разбавленных растворов или компонентов, содержащихся в смесях в незначительных количествах, отношение сигнал/шум может оказаться недостаточным даже в поле сверхпроводящего соленоида. В особенности это относится к спектрам биополимеров, например, белков, когда приходится наблюдать сигнал одного протона при общем числе протонов в молекуле порядка 1000 и более. Для успешного наблюдения спектров таких систем, а также спектров ядер, дающих слабые сигналы (как, например, С), требуется искусственно повысить отношение сигнал/шум с тем, чтобы довести чувствительность до приемлемого уровня. В принципе отношение сигнал/шум в любом спектре можно улучшить, увеличив время наблюдения спектра 1. При этом случайный шум накапливается пропорционально в то время как когерентный сигнал — пропорционально I. Таким образом, можно повысить чувствительность, например, сканируя спектр в течение нескольких часов вместо обычных нескольких минут. Однако этот метод имеет серьезные недостатки, обусловленные неэффективным усреднением низкочастотных компонент щума, дрейфом усиления и прочими источниками нестабильности, вследствие чего он находит лишь ограниченное применение. [c.61]

Еще недавно для этих целей использовали протонные спектрометры высокого разрешения с рабочей частотой 60—100 мГц, однако подавляющее большинство работ последних трех-четырех лет выполнено на протонных спектрометрах с частотой 200—300 мГц, магниты которых представляют собой сверхпроводящие соленоиды, термостатированные жидким гелием, и на углеродных ( С) приборах, использующих технику импульсного возбуждения и преобразования Фурье (РТ—ЯМР). Преимущества, которые дает применение такой техники, будут продемонстрированы ниже. [c.117]

Дальнейшие перспективы в развитии ЯМР-спектроскопии полимеров связаны с совершенствованием аппаратуры (повышение рабочей частоты спектрометров при использовании сверхпроводящих соленоидов развитие импульсных методов, в том число для получения спектров ЯМР высокого разрешения в твердом теле использование ЭВМ для повышения точности, чувствительности метода и для автоматизации намерений), с широким применением ЯМР-спектроскопии С, развитием теории релаксационных процессов в полимерах (в блоке и в р-ре) и с изучением связи параметров спектров ЯМР с химич. структурой, конфигурацией и конформацией макромолекул. [c.522]

В спектрометрах со сверхпроводящим соленоидом химические сдвиги углерода занимают диапазон 10 000 Гц. В этих спектрометрах требуется соответственно большая частота выборок. [c.35]

Верхние критические магнитные поля широко изучались для большого числа бинарных, тройных и четверных карбидов и нитридов. Некоторые из карбидов и нитридов имеют очень высокие величины Не, и поэтому в принципе могут применяться в сверхпроводящих соленоидах. Однако цх плохие механические [c.221]

Совершенствование экспериментальной техники в ЯМР-спектро-скопии связано прежде всего с повышением рабочей частоты спектрометров. Для приборов с электромагнитами или постоянными магнитами предельно достижимая частота (на протонах) составляет 90—100 МГц. В конце шестидесятых годов появились ЯМР-спектрометры со сверхпроводящими соленоидами с частотой 200 МГц, в 1979 г. выпущены первые образцы приборов на 400 и 600 МГц. Повышение частоты позволяет на порядок увеличить чувствительность (или при той же чувствительности на два порядка уменьшить длительность накопления при съемке) и сильно упрощает спектры. [c.118]

Уже существуют сверхпроводящие соленоиды из особых сплавов, создающие при температуре жидкого гелия сильные магнитные поля (до 300 тысяч эрстед) при ничтожных затратах энергии. [c.40]

К датчику предъявляются довольно жесткие требования. Он должен иметь достаточно малые размеры, чтобы легко помещаться между полюсными наконечниками магнита или в отверстии сверхпроводящего соленоида. Вообще говоря, он должен выдерживать большие ВЧ-напряжения при подаче на него импульсов он должен быстро восстанавливать чувствительность после такого мощного импульса и начинать воспринимать слабые сигналы ядерной индукции, следующие за импульсом. Кроме того, в [c.63]

Сверхпроводящие соленоиды. Электромагниты имеют верхний предел напряженности магнитного поля, что связано с большим нагревом обмотки магнита. Тем не менее увеличение напряженности магнитного поля спектрометра желательно, так как повышение напряженности магнитного поля приводит к упрощению спектров ЯМР, а также улучшает отношение сигнал/шум, т. е. повышает чувствительность прибора. Для этого вместо обычных магнитных полей 1,2—2,0 10 А/м используют сверхсильные магнитные поля до 4 10 А/м, которые можно получить с помощью сверхпроводящих соленоидов. На рис. 12 можно видеть, какое значительное упрощение спектра ПМР одного сложного ароматического соединения происходит Б результате применения протонного спектрометра с рабочей частотой 270 МГц вместо прибора на 60 или 90 МГц. На рис. 13 показан внешний вид криомагнита ЯМР-спектрометра на 270 МГц для протонов. Высокий цилиндр представляет собой криостат, вмещающий несколько десятков литров жидкого гелия. В него погружен соленоид из материала, который становится сверхпроводником при температуре жидкого гелия. Вследствие этого можно создать сверхсильное магнитное поле, пропуская через соленоид большой силы ток. К тому же потери тока в криомагннте настолько малы, [c.42]

Комплексы с празеодимом и иттербием показывают аналогичные результаты. Эти вещества, называемые шифт-реагентами, нашли широкое применение, так как они позволяют существенно упростить сложные спектры, в которых имеется перекрывание большого числа сигналов. Эффект до некоторой степени аналогичен влиянию полей Во с большой напряженностью, например полей сверхпроводящих соленоидов. При использовании шифт-реагентов существенно возрастает объем спектральной информации, особенно в случае насыщенных соединений, например в спектре адаманта-нола-2 (рис. IX. 34). Здесь удалось выявить все протоны и все геминальные константы спин-спинового взаимодействия, имеющие наибольшие значения из всех возможных констант в этом соединении. Отметим, что при использовании европия ушнрения линий, вызванные парамагнитным моментом, относительно невелики. [c.356]

Однородность магнитного поля. Имеется несколько специальных приемов, (ПОЗВОЛЯЮЩИХ улучшить однородность магнитного ноля для каждого из трех указанных типов магнитов. В частности, чтобы избежать краевых эффектов, используют относительно большие диаметры полюсных наконечников (для обычных магнитов) и достаточно длинные соленоиды (для сверхпроводящих магнитов). Важное значение имеет также тер орегуляция постоянство температуры. магнита (для обычных магнитов), сложная-система дьюаров (для сверхпроводящих соленоидов). [c.123]

Для создания сильных магнитных полей наиболее удобны магнитные системы на основе сверхпроводящих соленоидов. В настоящее время в спектроскопии ЯМР широко применяются сверхпроводящие системы на 50—100 кЭ, в которых однородные магнитные поля создаются в достаточно больших объемах. Повышение магнитного поля до 100 кЭ требует испотпьзования электромагнитного излучения с частотой 3.10 Гц или с длиной волны 1 мм. Это весьма неудобный диапазон, так как источники излучения на основе лазеров работают в более коротковолновой области, а традиционные для ЭПР-спектроскопии клистронные генераторы освоены для более длинноволновых диапазонов ( ]> 2 мм). Исходя из этих соображений, для практической работы выбран диапазон >, = 2 мм (N 50 кЭ). Для химических применений необходимо было создать спектрометр, обладающий достаточно высокой концентрационной чувствительностью и позволяющий проводить исследования в широком диапаэоне температур и с образцами разного типа (растворы, порошки, стекла и т. д.). [c.176]

В настоящее время ведутся интенсивные работы в этом направлении, изготовлено много сверхпроводящих соленоидов различной мощности. Широко применяется технологически удобный сплав NbZr. Обычно диаметр такой проволоки 0,2—0,25 мм, получаемые поля достигают 4 Ма м (50 ООО э). Наиболее мощные сверхпроводящие соленоиды, изготовленные в настоящее время на основе NbgSn, имеют поля порядка 12 Ма м (150 ООО а). Внутренний диаметр таких электромагнитов достигает 150 мм. Особый интерес представляют соленоиды большего объема. [c.248]

Г. ванадия, VjGa. Интерметаллид, светло-серые кристаллы используется как материал для обмоток сверхпроводящих соленоидов, кабелей и др. [c.92]

Г. ниобия, НЬзОа. Серые тугоплавкие кристаллы, нерастворимые в воде сверхпроводник с критической температурой 20,3 К, перспективен при изготовлении обмоток сверхпроводящих соленоидов. [c.92]

Величина магнитного поля в ИЦР-установках выбирается соответственно массе разделяемых изотопов с учётом скорости нагрева, величины ларморовского радиуса и влияния деселектирующих процессов. Роль последних ослабевает с увеличением магнитного поля и ростом Ud- По-видимому, в ИЦР-установках не потребуются поля с индукцией больше 4- 5 Тл. Хотя такие поля далеки от рекордных, задача создания соленоида для ИЦР-раз-деления достаточно сложна. Упомянутый выше сверхпроводящий соленоид с полем 2 Тл был изготовлен для TRW, In . фирмой General Dynami s. Его конструкция и особенности эксплуатации описаны в [13]. Выбор соленоида со столь значительными размерами диктуется физическими и практическими соображениями. [c.311]

Рис. 16.4.1. Концептуальная схема МК-ИИН. 1 — пучок дейтронов 2 — пионообразующая мищень 3 — конвертор р 4 — сверхпроводящие соленоиды 5 — магнитные зеркала 6 — синтезатор 7 — тестируемые материалы 8 — установка тритиевого обеспечения 9 — манипулятор для замены синтезатора 10 — радиационная защита 11 — магнитные экраны

В качестве образца сверхпроводящего соединения, способного демонстрировать развитую обратимую пластичность, связанную с изменением сверхпроводяш 1х параметров, интересно рассмотреть сплй Nb—Ti. Этот сплав широко используется в различных технических приложениях, в частности при изготовлении обмоток сверхпроводящих соленоидов [472, 473]. В сплаве Nb—Ti наблюдается мартенситное превращение, пере-234 [c.234]

Уникальные возможности спектроскопии ЯМР в исследовании динамических процессов были убедительно нродемонстрированы Анетом и сотр. [4]. Проведенное этими авторами исследование конформаций циклононана отчетливо показало превосходство ЯМР над ПМР при обнаружении неэквивалентных ядер в конформационно жестких системах при низких температурах. Спектры ПМР 60 МГц оказались совершенно бесполезными [5] даже спектры ПМР, полученные на приборе со сверхпроводящим соленоидом (251 МГц), показали только частичное разрешение [4]. В то же время в спектрах ЯМР С (63 МГц, сверхпроводящий [c.244]

Первым признаком, свидетельствующим о том, что правила первого порядка выполняются лишь приближенно, служит искажение интенсивностей линий му.тьтпплетов и появление асимметрии. Если две группы магнитных ядер связаны спин-спиновым взаимодействием, то даже при выполнении условия Дб > 6Л внутренние компоненты их мультиплетов более интенсивны, чем внешние, Если записать спектр с медленной скоростью развертки и увеличить масштаб записи, то удается наблюдать во многих случаях, что каждая из линий имеет дополнительную тонкую структуру (расщепления второго порядка). Экспериментально эффекты второго порядка можно уменьшить, если увеличить напряженность поля магнита и повысить соответственно рабочую частоту прибора. В настоящее время чаще всего используются спектрометры ЯМР с резонансными частотами для протонов 60, 80, 90 и 100 Мгц, но уже доступны приборы с рабочими частотами 220 и 300 Мгц, в которых магнитное поле Но напряженностью 51,5 и 70 кгаусс создается с помощью сверхпроводящего соленоида, работающего при температуре жидкого гелия. Действительно, значение относительного сдвига в единицах частоты прямо пропорционально рабочей частоте прибора, в то время как величина Л не зависит от последней. Таким образом, увеличивая рабочую частоту прибора, мы увеличиваем соотношение Аб/Л, и, следовательно, правила первого порядка будут выполняться более строго. [c.443]

Исследования этого эффекта выполнены также и методом ЭПР [51]. В современных образцах спектрометров со сверхпроводящими соленоидами вращение ампулы вокруг оси, совпадающей с направлением магнитного ноля, не разрушает орнентации фазы и одновременно снижает неоднородность малнитного ноля. [c.231]

В условиях сильного сужения 1 форма контура определяется только временем корреляции углового момента.) Поэтому для того чтобы ввделить уширяющий механизм, определяющий форму контура сигнала протонов в парах трифторуксусной кислоты, мы сравнивали спектры, снятые при трех значениях рабочей частоты 80, 270 и 360 МГц (спектрометры Уаг1шиа СГТ-20, Вгик г НХ-200 и ВгиЗиг Н-360 в импульсном режиме с Фурье-преобразованием и накоплением два последних прибора - с сверхпроводящим соленоидом). Поскольку известно, что частота мономер-димерной релаксации при температурах до 00°С заведомо больше 10 с [12], а разность химических сдвигов мономера и димера не превышает [c.231]

Тантал применяют также для изготовления электролитических конденсаторов, электродов электронных ламп, аппаратуры в химическом мапганостроении и ядерной энергетике, нагревателей высокотемпературных печей. Германид ниобия НЬзСе — сверхпроводник — нужен для изготовления обмоток сверхпроводящих соленоидов. [c.443]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология