Энергии квадрупольных переходов

ЭНЕРГИИ КВАДРУПОЛЬНЫХ ПЕРЕХОДОВ [c.263]

Теперь рассмотрим эксперимент, в котором образец облучается радиочастотным излучением, соответствующим энергии квадрупольного перехода ядра В, после удаления образца из поля. Кроме того, предположим, что время между удалением образца из поля и повторным его внесением туда мало по сравнению с протонов. Эффект этого радиочастотного излучения заключается в рандомизации ядер В за счет индуцированных им квадрупольных переходов в спиновой системе В. При выполнении соответствующих условий относительно амплитуды приложенного радиочастотного излучения, отвечающих наличию локального поля на протоне, рандомизация спиновой системы В влияет на рандомизацию спиновой протонной системы. Это происходит следующим образом. Если образец удален из поля, то разность энергий между состояниями т= -Ь 1/2 и ш = — 1/2 (т.е. энергия перехода ядра водорода) снижается до нуля. В этом процессе наступит момент, когда разность [c.280]

Н-Квадрупольные переходы в пиридине и различных его координационных соединениях характеризуются [28] большими изменениями энергии. Из обсуждения рис. 14.6 следует, что при т] О ожидаются три перехода (у +, у,, и у ) из этих данных можно определить e Qq и т]. Типичные результаты представлены в табл. 14.2. [c.278]

Электронное окружение квадрупольного ядра в молекуле, не обладающее сферической симметрией, создает неоднородное электрическое поле, которое характеризуется градиентом напряженности электрического поля на ядре (рис. IУ.2). Имеет место взаимодействие ядра, обладающего электрическим квадрупольный моментом eQ с градиентом поля ед. Энергия этого взаимодействия зависит от ориентации эллипсоидального квадрупольного ядра относительно системы главных осей тензора градиента электрического поля, а ее мерой является константа квадрупольного взаимодействия Аналогично тому как квантуется энергия вращающегося электрона в поле положительного ядра, квантуется и энергия квадрупольного взаимодействия. Иными словами, возможны различные квантованные ориентации ядерного квадрупольного момента и соответствующие квадруполь-ные уровни энергии. Эти уровни присущи данной молекулярной системе, т. е. являются ее свойством, в отличие от зеемановских уровней ядер и электронов в спектроскопии ЯМР и ЭПР, которые появляются при воздействии внешнего магнитного поля. Разности энергий, как и сами энергии квадрупольного взаимодействия, зависящие от электрического квадрупольного момента ядра eQ и градиента неоднородного электрического поля е , невелики, и переходы соответствуют радиочастотному диапазону 1(И, 10 Гц, Прямые [c.90]

Квадрупольные уровни энергии и переходы [c.94]

Используя уравнение (IV. 11), можно найти квадрупольные уровни и соотношения между частотами переходов и для ядер с другими значениями / в аксиально-симметричных поля.х. Так, для = 2 ( А1, 2 1 и др.), также показанном на рис. IV.3, возникают три уровня энергии 1/2, 3,2 и 5 , и при обычных условиях все они заселены. Правило отбора квадрупольных переходов А т.1 = , так что возможны два перехода ] 2-> з,-2 и Е з/-2 >- Е 5/2, причем частота второго перехода в два раза больше первого У2 = 2л . [c.95]

Рис. 23. Квадрупольное взаимодействие вытянутого сфероидального ядра со спином Ь с р-электроном а — / -АО б — возможные ориентации оси ядерного спина и соответствующие компоненты спина вдоль оси р-КО в, г — взаимодействия ядра в этих конфигурациях с р-электроном конфигурация в, соответствующая компоненте спина Ь или — й, очевидно, имеет более низкую энергию g — соответствующие уровни энергии и переходы.

Частоты ядерного квадрупольного взаимодействия простираются от десятков килогерц до 1000 Мгц. Наблюдать чисто квадрупольные переходы в самой низкочастотной области от 0,01 до 2— 3 Мгц довольно трудно. Поэтому здесь используют косвенные методы исследуют квадрупольные расщепления в спектрах ЯМР твердого тела. При этом энергия квадрупольного взаимодействия значительно меньше энергии магнитного взаимодействия С Н ). Косвенные методы применяют для исследования квадрупольного взаимодействия ядер, обладающих малым квадрупольным моментом eQ (таких как Ю, П, Ыа, К, К, Сз, В, Ве, [c.19]

Эффект Мессбауэра наблюдался [28] как для перехода 46,5 кэв, так и для перехода 99,1 кэв в Сравнительно большие ширины резонансных линий делают менее подходящим, чем четные изотопы, для изучения сверхтонкой структуры. Из трех четных изотопов только изотоп очевидно, лучше других во всех отношениях. У него наименьшая энергия у-перехода, наиболее узкая естественная ширина линии и, вероятно, наибольший квадрупольный момент [14]. Хорошо разрешенное квадрупольное сверхтонкое расщепление спектра поглощения наблюдалось сразу двумя группами исследователей [37, 38]. Было сообщено о градиентах поля до 2-10 СОЗЕ (в ШЗг), но детальной интерпретации в рамках теории химической связи пока нет. [c.409]

ДЛЯ калибровки спектрометров и схем совпадений. Энергия у-квантов определенная с высокой точностью с помощью кристаллического спектрометра и при исследовании электронов конверсии на магнитном спектрометре, составляет 0,411775 0,000007 Мэв. При анализе на магнитном спектрометре коэффициенты внутренней конверсии рассчитывали путем сопоставления площади под кривыми пиков внутренней конверсии с площадью под всей кривой -спектра. Наиболее надежным значением коэффициента внутренней конверсии на A -оболочке считают 0,028, отношение K/L принимают равным 2,9 и отношение Ь 1Ь ц/Ьш — 2,272,4/1,0. Из этих данных следует, что переход с энергией 0,412 Мэв является электрическим квадрупольным переходом Е2). Поскольку основное состояние четно-четного Hg имеет, по-видимому, характеристику О-Ь, то в соответствии с общим правилом для первых возбужденных состояний четно-четных ядер уровень с энергией 412 кэв имеет конфигурацию 2-j-. Форма спектра -частиц, испускаемых при дезактивации возбужденного состояния с энергией 0,962 Мэв, соответствует разрешенному переходу или переходу первого порядка запрещенности. По этой причине изменение спина должно составлять О или 1. Значение lg ft из уравнения (25) гл. VIH оказывается равным 7,7, что указывает, по всей вероятности, на переход первого порядка запрещенности и, следовательно, на отрицательную четность (—) Аи . Конфигурация (1—) для Аи , по-видимому, исключается, поскольку в этом случае -переходы в основное и возбужденное на 412 кэв состояния Hgi имели бы одинаковый порядок запрещения. Однако переход в основное состояние не является преобладающим и, следовательно, должен иметь большее значение lg ft, чем наблюдаемый -переход с энергией 962 кэв. Вероятные значения спина и четности для Ап составляют, таким образом, 2— или 3—. [c.428]

Разность энергий между различными уровнями и, следовательно, частота перехода зависят как от градиента поля создаваемого валентными электронами, так и от квадрупольного момента ядра. Квадрупольный момент eQ является мерой отклонения распределения электрического заряда ядра от сферически симметричного. Для данного изотопа величина eQ постоянна, и для многих изотопов она может быть получена из различных источников [5, 6]. Величина еЦ может быть измерена в экспериментах с атомными пучками. Размерностью eQ является заряд, умноженный на квадрат расстояния, но чаще квадрупольный момент выражают через О в см . Например, квадрупольный момент Q ядра - С с ядерным спином 1 = 3/2 составляет —0,0810 см отрицательный знак указывает на то, что распределение заряда сжато относительно оси спина (см. рис. 7.1). [c.266]

При наложении переменного поля резонансной частоты начинаются переходы между уровнями, что ведет к поглощению энергии переменного поля. Это явление и называется ядерным квадрупольным резонансом (ЯКР). [c.277]

Следует заметить, что хотя сами квадрупольные энергетические уровни обусловлены взаимодействием электрического квадрупольного момента ядра с неоднородным электрическим полем, индуцированные переходы между ними связаны с взаимодействием магнитного момента ядра с переменным (радиочастотным) магнитным полем, так как энергия взаимодействия квадрупольного момента с электрическим полем в 10 раз меньше энергии магнитного дипольного взаимодействия. [c.97]

Состояния мол. систем, переходы между к-рыми проявляются в виде тех или иных М. с., имеют разную природу и сильно различаются по энергии. Уровни энергии иек-рых видов расположены далеко друг от друга, так что при переходах молекула поглощает или испускает высокочастотное излучение. Расстояние между уровнями др. природы бывает мало, а в нек-рых случаях в отсутствие внеш. поля уровни сливаются (вырождаются). При малых разностях энергий переходы наблюдаются в низкочастотной области. Напр., ядра атомов нек-рых элементов обладают собств. магн. моментом и электрич. квадрупольным моментом, связанным со спином. Электроны также имеют магн. момент, связанный с их спином. В отсутствие внеш. поля ориентации магн. моментов произвольны, т.е. они не квантуются и соответствующие энергетич. состояния вырождены. При наложении внеш. постоянного магн. поля происходит снятие вырождения и возможны переходы между уровнями энергии, наблюдаемые в радиочастотной области спектра. Так возникают спектры ЯМР и ЭПР (см. Ядерный магнитный резонанс. Электронный парамагнитный резонанс). [c.119]

У ядер с отличным от нуля электрич. квадрупольным моментом в неоднородном электрич. поле, создаваемом их окружением в молекуле, возможны различающиеся уровни энергии квадрупольного взаимод. при отсутствии виеш. постоянного поля. Переходы между этими уровнями дают спектры ЯКР (см. Ядерный квадрупольный резонанс). Спектры ядерного гамма-резонанса связаны с переходами ядер нек-рых изотопов между их основным и возбужденными состояниями, а параметры этих спектров также зависят от окружения ядер в молекуле (см. Мёссбауэровская спектроскопия). [c.119]

Ядерная спектроскопия (7-резонансная С., ГРС, мес-сбауэровская С.) основана на резонансном поглощении у-квантов атомными ядрами, происходящем без потери энергии на отдачу (эффект Мессбауэра). Такое поглощение возможно для ядер, входящих в состав твердых тел, когда импульс отдачи передается решетке и излучающее (поглощающее) ядро не изменяет своего положения в пространстве. В у-спектрах наблюдается линия с частотой, в точности соответствующей энергии 7-перехода, причем ее ширина совпадает с естественной шириной Г соответствующего ядерного уровня. Значения Г для ядерных уровней атома мало отличаются от значений для электронных уровней, однако острота резонанса, характеризуемая отношением Г к разности энергий Д ,у -того и /-того уровней, между к-рыми происходит переход, на четыре порядка меньше. Поэтому у-спектры чрезвычайно чувствительны к малейшим изменениям энергии испускаемых или поглощаемых квантов. Это приводит к тому, что метод ГРС может определять факторы, даже очень слабо влияющие на энергетич. состояние атома, напр, различие в строении внешних электронных оболочек ядер-излу-чателей и ядер-поглотителей (химич. сдвиг) или квад-рупольные расщепления линий для ядер, обладающих собственным квадрупольный моментом. [c.234]

Несколько работ посвящено изучению ядерных свойств различ- 7ых изотопов технеция [6, 211, 311, 323, 348]. Для наиболее изученного Тс спин ядра равен /г, магнитный момент +5,657 ядерного магнитона, электрический квадрупольный момент Q = 0,3- 10 см . Сравнение изомерных переходов в ядрах Тс , Тс , Тс и Тс позволило сделать вывод о том, что во всех этих ядрах основные состояния отвечают протонным уровням 1 7,, а возбужденные состояния — 2р7,. Для изомерного перехода ядра Тс " наблюдается зависимость константы радиоактивного распада от химического состояния технеция, связанного со структурой электронной оболочки. Как следует из представленной на рис. 1 схемы распада ядра Тс " [243], в большинстве случаев (98,6%) этот распад происходит двумя ступенями сначала испускается у-квант с энергией 2 кэв, а затем у-квант с энергией 140 кэв. Испускаемые при этом у-кванты с энергией 2 кэв в сильной степени конвертированы. Вследствие низкой энергии изомерного перехода конверсия происходит [c.9]

Чринадлежность линий в квадрупольном спектре к я- или ст-переходам можно установить и не прибегая к изучению угловой зависимости отношения их площадей в монокристалле. Если поликристаллический порошок поместить в сильное магнитное поле (порядка 100 кэ), то благодаря взаимодействию магнитных моментов ядер в основном и возбужденном состояниях с внешним магнитным полем вырождение ядерных уровней снимается полностью. Если энергия магнитного взаимодействия существенно превышает энергию квадрупольного взаимодействия, то, как это будет показано в следующем разделе, для перехода [c.58]

Прямые квадрупольные переходы слабее электрических дипольных переходов примерно в 10 —10 раз (этот фактор для атомов равен (а1Х) , где а — радиус атома X — длина волны поглощаемого света). Однако вероятность безызлучательного диноль-квадрунольного переноса энергии (1д всего лишь в 10 раз меньше, чем для полностью разрешенного -переноса. Поэтому такой перенос может легко осуществляться от донора к акцептору, если последний имеет квадрупольный переход в подходящей области частот, несмотря на то что прямое поглощение атомом или молекулой акцептора в 10 —10 раз слабее разрешенного перехода [235]. [c.273]

I = 3/2 энергия максимальна. Если судить по спектру порошкообразного образца, то переходы между уровнями с Ш = + 1/2 и 3/2 имеют одинаковые интенсивности, поэтому знак константы квадрупольного расщепления определить трудно. Однако его можно установить из спектра упорядоченной системы или при исследовании поликристаллического образца в магнитном поле (см. ниже). Для систем, в которых значения I для основного и возбужденного состояний превьш1ают значение [c.293]

При наложении переменного поля резонансной частоты начинаются переходы между уровнями, что ведет к поглощению энергии переменного поля. Это явление и называется ядерным квадрупольным резонансом (ЯКР). В случае ЯКР имеет место прецессия отдельных ядер (а не электронов), способных вращаться в поле своей электронной оболочки (эллипсоидные ядра). В отличие от сферических атомов, у которых заряды распределены равномерно, продолговатые ядра (характерные, например, для галогенов, в частности хлора) обладают квадрупольным электрическим моментом. Для веществ с такими ядрами можно наблюдать четкую линию квадрупольиого резонанса. Чувствительность метода ЯКР настолько велика, что можно фиксировать резонансные частоты атомов, обладающих разными химическими свойствами (так, в случае поливинилхлорида для них получаются значения частот 37,25 и 38,04 МГц). [c.230]

Рис, 1У,.3. Квадрупольные уровни энергии ядер с полуцелочисленным спином при осевой симметрии поля, создаваемого окружением, и возможные переходы [c.95]

Рис. 1У.4. Квадрупольные уровни энергии и частоты переходов для ядер со спином /=1 в аксиальносимметричном (а) и асимметричном (б) полях

Сколько квадрупольных уровней энергии имеют ядра с полуцелочисленным спином в поле с осевой симметрией Как соотносятся частоты переходов между ними (при т] = 0) [c.132]

Разность энергий между различными уровнями и, следова тельно, частота перехода зависят как от градиента электрического поля, так и от квадрупольного момента ядра. Для данного изотопа величина еО постоянная. Эта величина может быть измерена в экспериментах с атомными пучками. Размерностью eQ является заряд, умноженный на квадрат расстояния, но обычно квад-рунольнын момент выражают через Q в см . [c.330]

Излучат. К. п. классифицируют по типам квантовых состояний, между к-рыми происходит переход. Электронные К.п, обусловлены изменением электронного распределения-переходами внеш. (валентных) электронов между орбиталями (типичные энергии я 2,6-10 Дж/моль, частоты излучения лежат в видимой и УФ областях спектра), ионизацией внутр. электронов (для элементов с зарядом ядра 2 т 10 А я 1,3 -10 Дж/моль, излучение в рентгеновском диапазоне), аннигиляцией электронно-позитронных пар (Д % 1,3 10 Дж/моль, излучение в /-диапазоне). При переходах из возбужденных электронных состояний в основное различают флуоресценцию (оба состояния, связанные К. п., имеют одинаковую мульти-метность) и фосфоресценцию (мультиплетность возбужденного состояния отличается от мультиплетности основного) (см. Люминесценция). Колебат. К. п. связаны с внутримол. процессами, сопровождающимися перестройкой ядерной подсистемы (Д % 1 10 -5-Ю Дж/моль, излучение в ИК диапазоне), вращат. К. п.-с из.менением вращат. состояний молекул (10-10 см я 1,2-10 -1,2 х X 10 Дж/моль, излучение в микроволновой и радиочастотной областях спектра). Как правило, в мол. системах при электронных К. п. происходит изменение колебат. состояний, поэтому соответствующие К. п. наз. электронно-колебательными. Отдельно выделяют К. п., связанные с изменением ориентации спина электрона или атомных ядер (эти переходы оказываются возможными благодаря расщеплению энергетич. уровней системы в магн. поле), изменением ориентации квадрупольного электрич. момента ядер в электрич. поле. Об использовании указанных К. п. в хим. анализе и для изучения структуры молекул см. Вращательные спектры. Колебательные спектры. Электронные спектры, Мёссбауэровская спектроскопия, Электронный парамагнитный резонанс, Ядерный магнитный резонанс, Ядерный квадрупольный резонанс. Рентгеновская спектроскопия. Фотоэлектронная спектроскопия. [c.368]

Полная волновая ф-ция М. в определенном квантовом состоянии при использовании адиабатич. приближения представляет собой произведение электронной волновой ф-ции на колебат. волновую ф-щ1ю. Если учесть и то, что М. в целом вращается, в произведение войдет еще один сомножитель-вращат. волновая ф-цяя. Знание электронной, колебат. и вращат. волновых ф-ций позволяет вычислить для каждого квантового состояния М. физически наблюдаемые средние величины средние положения ядер, а также средние межъядерные расстояния и средние углы между направлениями от данного ядра к др. ядрам, в т.ч. к ближайшим (валентные углы) средние электрич. и магн. дипольные и квадрупольные моменты, средние смещения электронного заряда при переходе от системы разделенньк атомов к М. и др. Волновые ф-ции и энергии разл. состояний М. используют и для нахождения величин, связанных с переходами из одного квантового состояния в другое частот переходов, вероятностей переходов, силы осцилляторов, силы линий и т. п. (см. Квантовые переходы). [c.108]

Для каждой из ядерных конфигураций рассчитываются молекулярные интегралы, позволяющие использова-гь к.-л. из молекулярных орбиталей методов для оценки энергии каждого из электронных состояний и нахождения мол. орбиталей молекулы. Далее с помощью вариационных методов или методов возмущений теории эти данные уточняются с учетом согласованности движения электронов (электронной корреляции). Как правило, для этого используют валентных св.чзей метод или конфигурационного взаимодействия метод, однако разрабатываются и др. подходы. Полученные многоэлектронные волновые ф-ции позволяют рассчитать св-ва молекул, напр, дипольный или квадрупольный момент, поляризуемость, матричные элементы операторов, отвечающие электронным квантовым переходам. [c.238]

Р. изучает неск. типов переходов переходы между уровнями энергии, соответствующими вращат. движению молекул с постоянным электрич. моментом (см. Микроволновая спектроскопия), переходы, обусловленные взаимодействием электрич. квадрупольного момента ядра с внутр. электрич. полем в твердых телах (см. Ядерный квадрупо.пчый резонанс) и взаимодействием электронов проводимости с внеш. магн. полем (см. Циклотронный резонанс) переходы, обусловленные взаимодействием магн. моментов электронов или ядер с внеш. магн. полем в газах, жидкостях и твердых телах (см. Электронный парамагнитный резонанс, Ядерный магнитный резонанс). [c.171]