Магнитное поле магнитного диполя

При отсутствии магнитного поля магнитные диполи всех ядер располагаются хаотически. Наложение внешнего магнитного поля Но приводит к тому, что ядерные магниты начинают прецессировать, т. е. вращаться подобно волчку вокруг оси, совпадающей с направлением магнитного поля, сохраняя определенный угол между вектором магнитного момента ядра и осью вращения. Ядра распределяются по [c.232]

Рассмотрим совокупность большого числа атомных ядер — ансамбль. При отсутствии магнитного поля магнитные диполи всех ядер располагаются хаотически, произвольно, поскольку их энергетические состояния имеют одно и то же значение энергии, т. е. вырождены. Наложение постоянного магнитного поля снимает это вырождение. [c.19]

В отсутствие магнитного поля магнитные диполи, обусловливающие парамагнетизм, ориентированы в пространстве случайным образом. При наличии поля происходит ориентация постоянных магнитных диполей в направлении приложенного поля, которой так же, как и в случае выстраивания электрических диполей электрическим полем, препятствует тепловое движение (разд. 14.12). [c.496]

Всякий раз, когда неспаренный электрон подвергается действию внешнего магнитного поля, энергетический уровень электрона претерпевает зеемановское расщепление [выражение (440) и рис. 105], которое, по-видимому, обусловлено взаимодействием между магнитным моментом электрона и магнитным полем. Рассмотрим взаимодействие между неспаренным электроном и протоном как между магнитными диполями. Спин протона 1 равен Ч2 и его магнитный момент не равен нулю (табл. 34). Если считать, что ось Z совпадает с направлением магнитного поля, то fiz (z-я компонента магнитного момента электрона) и (г-я компонента магнитного момента ядра) квантуются независимо друг от друга, принимая значения, определяемые выражениями (437) и (448). Поскольку энергия взаимодействия зависит от относительной ориентации двух магнитных моментов, каждый из двух энергетических уровней электрона Ms=+V2 расщепляется на два новых уровня, положение которых зависит от значения Mj. Один из них лежит ниже, а другой — выше первоначального (рис. 106). [c.241]

Помимо остаточной неоднородности магнитного поля (что является обычным), на ширину линий спектров ЯМР жидкостей могут влиять два фактора. Время жизни квантового стационарного состояния имеет порядок 27 следовательно, неопределенность значений связанной с ним энергии распределяется в диапазоне порядка А/27 ь что обусловливает разброс резонансных частот в диапазоне порядка У яТу. В случае жидкостей с очень коротким временем спин-решеточной релаксации Ту уширение линий благодаря неопределенности может быть весьма значительным. Другой тип уширения, известный под названием уши-рения за счет прямого дипольного влияния, обусловлен переменным локальным магнитным полем, появляющимся у ядра под влиянием соседних ядерных магнитов. Составляющая локального поля в направлении приложенного магнитного поля, обусловленная соседними магнитными диполями, весьма близка к нулю в жидкостях, молекулы в которых могут свободно поворачиваться. В вязких жидкостях, движение молекул в которых затруднено, влияние местного магнитного поля может оказаться достаточно большим, чтобы нарушить спектр ЯМР. [c.261]

Образование двойников является простейшим примером структурирования магнитной дисперсной системы. Геометрически двойники первого и второго вида неразличимы, но по свойствам они отличаются радикально. Это различие легко обнаруживается по магнитной восприимчивости суспензии однодоменных частиц. Выше уже приводилась численная оценка магнитной восприимчивости взвеси однодоменных частиц. Она настолько высока, что взвесь должна будет намагнититься до насыщения даже в слабом магнитном поле Земли. При образовании двойников с параллельными магнитными моментами, в соответствии с формулой (3.9.72), магнитная восприимчивость взвеси должна стать в два раза больше по сравнению с восприимчивостью взвеси индивидуальных магнитных диполей. В действительности магнитная восприимчивость взвеси в слабом однородном поле на много порядков ниже расчетной величины [5]. Это означает, что преобладающий тип структуры двойников — антипараллельная ориентация магнитных моментов пары частиц. Равенство нулю величины магнитного момента двойников и более крупных блоков частиц объясняет почти нулевую величину фактической магнитной восприимчивости взвеси. [c.659]

Протон имеет спиновое число V (обычные углерод и кислород 0 имеют 1 = 0 и поэтому немагнитны). Если поместить магнитное ядро во внешнее магнитное поле, то окажется, что для магнитного диполя разрешен лишь дискретный набор ориентаций, т. е. эта система квантована. Магнитное ядро может иметь любую из (2/ + 1) ориентаций по отношению к направлению внешнего магнитного поля. Так, для протона (/ = 7г) во внешнем магнитном поле возможны лишь две ориентации, соответствующие энергетическим уровням [1Но (где Но—напряженность внешнего магнитного поля). Очевидно, что для ядра с / > 7г возможно большее число ориентаций, или энергетических уровней. Переход протона из одной возможной ориентации в другую может быть индуцирован поглощением или испусканием кванта энергии Е = Ьу = 2 1Ип (где V — частота поглощенного или испускаемого излучения). Так, для протонов в магнитном поле напряженностью 14 ООО э эта энергия соответствует частоте около 60 Мгц, т. е. попадает в диапазон УКВ и телевизионного вещания. [c.70]

Рассматриваемая теория позволяет более детально уяснить сущность физических процессов, происходящих в спиновой системе под действием микроволнового поля. Когда расстройка х = О, средняя величина энергии диполь-дипольного взаимодействия после включения микроволнового поля не изменяется. Если х Ф О, то поглоще-, ние каждого кванта микроволнового поля сопровождается изменением энергии диполь-дипольного взаимодействия на величину Нх. Этот процесс приводит к ограничению поглощающей способности спиновой системы. При этом существенное значение имеет разупорядочивающее действие диполь-дипольного взаимодействия. До включения микроволнового поля магнитные диполи спиновой системы прецессируют некогерентным образом вокруг постоянного магнитного поля. Вследствие этого компоненты поперечной намагниченности равны нулю. [c.77]

Диапазон частот движения молекул в растворе очень щирок (от очень малых до очень больших). Большая часть малых молекул вращается со скоростями более Ю 2 оборотов в 1 с, и только небольшая часть этих молекул вращается с меньшей скоростью. Фактически движения молекул в растворе очень сложны в частности, невозможно выделить из общего движения молекул какие-либо характеристические скорости движения. Однако, как правило, нет необходимости проводить разделение отдельных типов молекулярного движения. Обычно достаточно ввести эффективное время корреляции Тс, которое представляет собой среднее время вращения молекулы на угол в 1 рад (2я рад/1 с = = 1 оборот/1 с = 1 Гц). На диполь-дипольную релаксацию максимальное воздействие оказывают вращательные движения с частотами, сравнимыми с частотой резонанса, которая для ядер С в поле 23,5 кГс равна 2,5-10 Гц или около 1,6-10 рад/сек. (Разумеется, в других внешних магнитных полях резонансная частота будет иной.) Движения, характеризующиеся временем корреляции Тс порядка 7-10" с (величина, обратная резонансной частоте в рац/сек), будут оказывать наибольшее влияние на ДД-релаксацию ядер (опять-таки в поле 23,5 кГс). На рис. 9.2 показано, как влияет время корреляции Тс на время релаксации Ту и как изменяется [c.220]

В соответствии с поведением в магнитном поле различают несколько классов веществ. Вещества с отрицательной магнитной восприимчивостью (т. е. коэффициентом пропорциональности между намагниченностью образца и напряженностью внешнего магнитного поля) называют диамагнетиками. Отвечающее этому знаку восприимчивости выталкивание вещества из магнитного поля обусловлено экранирующим влиянием замкнутых внутренних электронных оболочек. Если вещество содержит постоянные магнитные диполи, его называют парамагнетиком-, этим свойством обладают, например, вещества, атомы или молекулы которых имеют неспаренные электроны (свободные атомы натрия, окись азота, жидкий кислород, свободные радикалы, атомы или ионы с частично заполненными внутренними электронными оболочками, как, например, у переходных металлов). Магнитная восприимчивость парамагнетиков положительна, что обусловлено [c.80]

В слабых магнитных полях снимается вырождение уровней энергии и линии расщепляются (см. рис. 1-4) [5]. Это происходит в результате появления дополнительного выделенного направления, относительно которого энергия взаимодействия магнитного диполь-ного момента ядра с приложенным постоянным магнитным полем будет различаться для ориентации проекции спина ядра по и против поля Яц. Общая энергия взаимодействия может быть описана выражением [c.16]

ИЗ предположения, что локальное магнитное поле, ориентирующее . диполи, равно приложенному полю плюс добавочное поле, пропорциональное объемной магнитной поляризации М [c.813]

В результате воздействия магнитного поля ядерного диполя на орбитальные магнитные моменты электронов возникают электронные токи. Соответствующий член в гамильтониане равен [c.90]

Магнитное охлаждение. Этот метод имеет большой научный интерес, так как с его помощью была достигнута температура в несколько тысячных градуса по абсолютной шкале. Сущность метода в основном состоит в следующем. При помещении магнитного вещества в магнитное поле напряженности Н, магнитные диполи, из которых состоит вещество, ориентируются в поле степень ориентации зависит прежде всего от отношения потенциальной энергии диполей в магнитном поле к энергии теплового движения диполей. Ясно, что степень ориентации будет возрастать с понижением температуры, вследствие уменьшения энергии теплового движения диполей. Так как любой процесс замены менее упорядоченного состояния более упорядоченным сопровождается уменьшением энтропии, то в процессе намагничивания вещества освобождается определенное количество тепла. Если это тепло отвести путем теплообмена с охлаждающим [c.305]

В отсутствие внещнего магнитного поля магнитные моменты молекул (магнитные диполи) взаимодействуют между собой, стремясь расположиться упорядоченно по объему. Однако тепловое движение нарушает ориентацию, в результате магнитные моменты получают неупорядоченное распределение в пространстве. Если к системе с тепловым неупорядоченным расположением магнитных моментов приложить постоянное магнитное поле напряженностью Н, то оно вызовет ориентированное расположение магнитных диполей, часть которых будет ориентирована по направлению поля, а часть против него. [c.111]

В качестве эквивалентного генератора, который может создать пространственную форму магнитного поля, близкую к измеренной, было предложено использовать линейно распределенный генератор в виде токов, текущих в противоположных направлениях по двум прямым, расположенным вблизи от продольной оси ноги. В пределе такая структура генератора сводится к линейному диполю тока. По отношению к магнитному полю этот эквивалентный генератор можно рассматривать и как распределение вдоль линий тока фиктивных магнитных диполей, перпендикулярных к этим линиям [120]. [c.142]

Рис. 5.5. Схематическое представление движения захваченной заряженной частицы в поле магнитного диполя. Положительное направление оси 2 выбрано в связи с тем, что магнитный момент Земли направлен вниз [19].

Одной из главных задач прикладного геомагнетизма является построение карт элементов магнитного поля. Магнитные исследования проводились мореплавателями начиная по крайней мере с 1500-х годов, но серьезные мировые магнитные съемки стали проводиться лишь с начала нашего века. Первоначально измеряли только склонения и наклонения, поскольку надежные измерения напряженности магнитного поля оказались возможны только после теоретических и технологических достижений XIX в. В настоящее время магнитное поле непрерывно изучают с помощью наземных, морских, воздушных и спутниковых измерений. При этом наиболее точные измерения проводятся на глобальной сети, состоящей из 100 размещенных по всему миру постоянных наземных магнитных обсерваторий. Таким образом, детальная информация о структуре и поведении поля получена примерно за последние 80 лет. Выводы о глобальном распределении поля до этого времени приходится делать, исходя из крайне отрывочных данных, используя приложенный к геомагнетизму принцип униформизма, известный как гипотеза осевого геоцентрического диполя . [c.71]

Поле магнитного диполя, находящегося в начале системы координат и направленного вдоль оси z (рис. 4.15), описывается соотношениями [c.184]

Рис. 4.15. Радиальная Я, и тангенциальная составляющие поля магнитного диполя т.

Рис. 8.3. Четыре возможных расположения двух магнитных диполей во внешнем поле Вд (оно обозначено стрелками, направленными вверх). Система с конфигурацией А в поле любой величины находится в энергетически наиболее выгодном состоянии. Если диполи, расположенные так, как это показано на рис. Б, В, Г, могут находиться в одной из нескольких равновесных ориентаций, то в больших полях наиболее энергетически выгодна конфигурация В, а. в малых - конфигурация Г. Если же направление моментов диполей задано и совпадает с направлением внешнего поля, как на рис. и В, то в малых полях меньшей энергией обладает конфигурация Б. Справа приведены выражения для потенциальной энергии указанных конфигураций диполей, г-расстояние между диполями.

Если бы линии, нанесенные на схемы рис. 610, изображали силовые линии магнитного поля, возникающие вокруг двух диполей, то те из этих силовых линий, которые проходят внутри области а), должны были бы вызывать взаимное притяжение диполей. Напротив, силовые линии, лежащие в области в), вызывали бы отталкивание между диполями. Силовые линии, замыкающиеся сами на себя в области б), не давали бы никакого непосредственного эффекта, они напоминали бы нечто вроде соединительной ткани, проложенной между мышцами живого организма. [c.947]

Имея в виду это вступление, рассмотрим свойства нервной ткани головного мозга как источника магнитных полей. Для биомагнитных исследований голова, в большей своей части, хорошо описывается сферической моделью объемного проводника, имеющего лишь концентрические неоднородности электропроводности вблизи поверхности (череп, скальп). Внутримозговая электрическая активность такова, что во многих случаях можно выделить процессы, происходящие в сравнительно небольшой части мозга. Многим из этих процессов можно соотнести токовый диполь (см. 4.1) как первичный источник магнитного поля. Другие виды активности, захватывающие большие участки нервной ткани, а может быть, и весь объем мозга, иногда удается представить как сумму определенного числа токовых диполей. Если некоторый токовый диполь помещен в проводящую среду, то его тангенциальная компонента создает индукцию магнитного поля В, значение которой сильно зависит от глубины залегания диполя. [c.124]

Предположим теперь, что кроме постоянного поля Н приложено перпендикулярное к нему равномерно вращающееся малое магнитное поле Ях (рис. 3). Это приведет к появлению пары сил Ьопр = [ц X Ях, которая будет стремиться повернуть ядерный магнитный диполь путем изменения угла 0. Однако это происходит не всегда. Если частота вращения ядерного диполя и магнитного поля не совпадает, то единственным результатом их взаимодействия являются слабые периодические возмущения прецессии ядерного магнитного диполя. Наиболее сильное взаимодействие возможно в том случае, когда поле само вращается с ларморовой частотой, причем в ту же сторону, что и магнитное ядро, т. е. синхронно с этим ядром. В этом случае векторы ц и Я1 будут неподвижны один относительно другого. При таком совпадении частот и направлений вращения вектор ядерного магнитного диполя отклоняется от оси вращения Н , а именно если вращение поля Я1 опережает по фазе на 90 вращение диполя, то угол 9 возрастает если вращение поля Ях отстает по фазе на 90° от вращения диполя, то угол 0 уменьшится. В первом случае наблюдается поглощение энергии поля Ях ядерным диполем, во втором, наоборот, поле Я1 будет поглощать энергию ядерного диполя. [c.17]

Магнитное поле магнитного диполя с момента (х на расстоянии г имеет величину Поэтому на каждую частицу, помимо внешнего магнитного поля Яо, действует еще Ядок и резонансное условие (652) принимает вид йсо = л, (Яо + + Ялок). Отсюда следует, что резонансная линия расширяется на [c.370]

В магнитном поле магнитный диполь ориентируется по от-. ношению к направлению поля вдоль оси г так, что его проекция на ось Z принимает одно из значений Mj = J+, . .., - -/ (всего 21 + 1). Под действием магнитного поля диполь прецес-сирует с частотой ш = gNV N > где В - плотность магнитного потока. Каждой ориентации магнитного диполя вдоль оси z соответствует энергия [c.199]

При анализе магнитного поля сердца, пораженного инфарктам, используют понятие инфарктного диполя тока, который характеризует изменение исходной нормальной волны деполяризации в результате того, что определенная часть возбудимого миокарда замещается некротической тканью. Согласно принимаемому допущению расположение и дипольный момент этого диполя характеризуют локализацию и размеры некротической зоны, образовавшейся в результате инфаркта. Для определения инфарктного диполя были предложены различные методы, в основе которых лежит один и тот же подход из распределения магнитной индукции конкретного испытуемого вычитают распределение, которое принято за нормальное. Результат этого вычитания рассматривается как поле инфарктного генератора (или инфарктного диполя, так как результирующее поле обычно имеет дипольную форму). В качестве распределения магнитной индукции в норме используют осред-ненное распределение для ранее исследованных здоровых лиц другая возможность — нахождение наилучшего приближенного описания данного исследуемого распределения функциями, которые считаются характерными для нормы (в частности, зто может быть распределение магнитной ин 5укции от одного диполя, представляющего нормальную волну деполяризации) [73, с. 153 160, с. 59, с. 61 и др.]. Пример разностной карты магнитной индукции, по которой определяется инфарктный диполь, приведен на рис. 2.25. Определение локализации дипольного генератора в период деполяризации сердца описано, например, в [52, 145,159, с. 311]. [c.110]

Магнитные диполи и днполь-дипольиое взаимодействие. Как уже упоминалось ранее, ЯЭО обусловлен диполь-дипольным взаимодействием ядер. Осмыслить это утверждение не просто. Мы не знаем, что такое магнитный днполь, не говоря уже о взаимодействии диполей друг с другом. Рассмотрим сначала электрический диполь. Ои состоит из двух точечных зарядов-положительного и отрицательного (рис. 5.5). Мы воображаем его окруженным силовыми линиями, которые задают направление силы, действующей на помещенный в его поле тестовый положительный заряд. Магнитный же диполь-это просто удобная выдумка (магнитный монополь , т.е. аналог электрического заряда, видимо, не существует вообще). Она сделана на основе сходности силовых линий электрического диполя и петли с током на не слишком близком от иее расстоянии (рис. 5.5). Эта связь позволяет физикам [c.152]

Механизм воздействия внешнего поля на взаимодействие магнитных диполей связан с тем, что вращательное тегиювое движение частиц вынуждает флуктуировать магнитные оси диполей вблизи направления суммарного поля Н, действующего на диполь. Средняя величина косинуса угла (Нт) между направлением поля Н и диполя т и есть функция Ланжевена ( ). В отсутствие внешнего поля при Я= Hi, следовательно, А, = . Поэтому при условии (3.9.81) и, согласно формуле (3.9.70а) i( ) = )1о г,Я / ЪкТ. Здесь использованы принятые выше индексированные обозначения магнитного момента т, и локального поля Я, партнеров по взаимодействию. Вращательная тепловая диффузия оси диполя nij не слишком сильно влияет на напряженность локального поля Hj. Согласно формулам (3.9.75) и [c.662]

Обычной причиной возникновения ширины линии в явлениях магнитного резонансного поглощения ядрами в твердых телах является образование локальных магнитных полей в твердом теле за счет магнитных моментов ядер. Как показано на рис. 4, магнитное поле, образованное магнитным диполем, изменяется по напряженности и по направлению при постоянном расстоянии от диполя. В результате этого поле, действующее на ядро, окруженное большим числом соседних ядер, будет зависеть от ориентации этих соседей по отношению к данному ядру. При значительной напряженности внешнего магнитного поля соседние ядра будут ориентироваться относительно поля и возникнет много локальных полей, которые будут действовать на данное ядро в дополнение к внешнему полю. Для совершенно беспоря дочного распределения большого числа ближайших соседей можно ожидать гауссового распределения локальных полей, что [c.19]

В отсутствие внешнего магнитного поля магнитные моменты частиц парамагнитного вещества ориентированы хаотически, и результирующий магнитный момент макроскопического тела равен нулю. Если же поместить парамагнитное вещество в постоянное магнитное поле, то элементарные магнитные диполи частиц будут ориентироваться под определенным углом к направлению поля. Каждой такой орпентации магнитного диполя соответствует свое значение энергии взаимодействия этого диполя с полем, равное [c.13]

Следует иметь в виду, что электрическое и магнитное поля токового диполя однозначно определяются его характеристиками - дипольным моментом и координатами расположения. И, наоборот, по измерениям любого из этих полей можно однозначно определить характеристики диполя. Однако при измерении магнитного поля вне проводника существенную роль играют вышеописанные закономерности влияния на магнитное поле структуры проводника, и особенно свойств его симметрии. В отношении возможностей решения обратной задачи это влияние противоречиво положительный аспект состоит в том, что нормапьная к поверхности Проводника компонента магнитной индукции мало зависит от структуры среды и практически отражает только свойства самого генератора отрицательный аспект — практическое отсутствие чувствительности магнитных измерений к компоненте диполя, нормальной к поверхности проводника. Таким образом, если идентификация генератора осуществляется по чисто магнитным измерениям, то фактически рассматриваются только тангенциальные к поверхности проводника диполи. При этом решение обратной задачи сводится к следующим трем этапам измерение магнитного поля в точках, распределенных на заданной поверхности наблюдения первичная обработка данных (синхронизация, фильтрация и Т.Д.) и построение эквииндукционной карты определение характеристик дипольного генератора (двух компонент дипольного момента и трех координат положения). Такой подход можно считать обоснованным в тех случаях, когда изучаемый реапьный био-элект ческий процесс с достаточной точностью сводится к одному дипольному генератору это может быть локальная возбуждающаяся область мозга, волна возбуждения проводниковой системы сердца, инфарктный очаг миокарда и тл. Метод определения характеристик диполя зависит от конкретных условий исследования и реально достижимого уровня точности. [c.261]

В результате быстрого вращения молекул. Например, химический сдвиг протона в бензоле должен очень сильно зависеть от ориентации молекулы в магнитном поле. Однако, поскольку эта зависимость не имеет значения для газовой или жидкой фазы вследствие указанного выше усреднения, все протоны бензола поглощают на одной и той же частоте. В системах, где молекулы не могут вращаться достаточно быстро и не происходит усреднения спектра, важную роль приобретает спин-спиновое взаимодействие особого типа. (Вследствие этого в очень вязких жидкостях наблюдается уширение линий.) Оно представляет собой прямое взаимодействие через пространство магнитных моментов ( диполей ) ядер. Такое дипольное взаимодействие зависит от угла между прямой, соединяющей ядра, и направлением магнитного поля и в жидкостях и газах в результате усреднения обращается в нуль. Константы дипольного взаимодействия Dij убывают с расстоянием обратно пропорционально г а (где Гг, —расстояние между ядрами i и /), и, следовательно, эта зависимость может быть использована для точного измерения межъядерных расстояний. Например, дипольное взаимодействие в бензоле, по данным работы [57], характеризуется следующими константами Оорто — -639,45 Гц, —123,06 Гц и Dnapa = [c.337]

На то, что с процессами роста биологического объекта связаны сравнительно сильные постоянные токи, указывает обнаружение в куриных эмбрионах токов с плотностью до 100 мкА/см [172]. Магнитные поля этих токов были зарегистрированы Граймсом с сотрудниками [173]. На вторые сутки инкубации яиц у них появлялось измеримое магнитное поле, достигавшее максимума (10 пТл) на четвертый день, а затем убывающее. Источник этого поля представим в виде токового диполя 10" А. м. Эти токи текут по замкнутым петл1 м радиусом около 1 мм. Можно ожидать, что магнитография окажется полезной для исследования магнитных полей, генерируемых и другими развивающимися биологическими объектами. [c.105]