Энергетические уровни ядер

Ср( ди радиоспектроскопических методов большое значение имеют методы магнитной радиоспектроскопии — ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и электронный парамагнитный резонанс (ЭПР). Эти методы основаны на том, что в веш,естве, помеш,енном в сильное магнитное поле, индуцируются энергетические уровни ядер (ЯМР) и электронов (ЭПР), отвечающие изменению спина ядра или спина электрона. Спиновые энергетические переходы соответствуют поглощению квантов радиоволн. [c.147]

Рис. 15.3. Энергетические уровни ядер со спином /= /а в магнитном поле.

Большинство процессов бета-распада (как е+, так и е ) сопровождается сразу наступающим вслед за ними испусканием гамма-лучей. Бета-распад может приводить к образованию ядер в каком-либо одном или в различных возбужденных состояниях с переходом в нормальное состояние путем испускания гамма-лучей. Простой пример показан на рис. 20.10. Обширная информация об энергетических уровнях ядер получена в результате измерения длин волн фотонов (гамма-лучей) и определения максимальной кинетической энергии бета-лучей (максимум соответствует нулевой энергии для нейтрино). [c.614]

Рис. 1.60. Расщепление энергетических уровней ядер со спином /=72 в магнитном поле

Рис. 1.1.7. Энергетические уровни ядер во внешнем магнитном иоле

Энергетические уровни ядер, связанные с движением нуклонов (протонов и нейтронов) в ядре, расположены друг от друга на расстояниях Л порядка сотен тысяч и миллионов электрон-вольт. Наряду с переходами, сопровождающимися электромагнитным излучением (гамма-спектры), возможны переходы, приводящие к испусканию частиц (альфа-частиц — ядер гелия бета-частиц — электронов и позитронов). Обычно к методам ядерной спектроскопии относят как гамма-, так и альфа- и бета-спектроскопию. [c.333]

Р и с. 48. Энергетические уровни ядер со спинами /г в магнитном поле [c.221]

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УРОВНИ ЯДЕР [c.111]

По энергии излучений, испускаемых при радиоактивном распаде, можно судить об энергетических уровнях ядер. Поэтому радиоактивные процессы часто изображают в виде схем распада, на которых горизонтальными линиями отмечаются уровни энергии исходного и конечного ядер, а стрелками — характер и направление ядерного перехода. Около стрелок указывается энергия испускаемого излучения в Мэе. [c.16]

Энергетические уровни ядер бария (нулевая энергия соответствует основному состоянию) [c.116]

Время жизни ядра в возбуждённом состоянии, как правило, невелико и составляет по порядку величины 10 с. Однако довольно часто при распадах, как, впрочем, и во многих ядерных реакциях, ядро образуется в метастабильных состояниях, время жизни которых может быть на много порядков больше (до 3 10 лет при распаде " В1). Как уже упоминалось (см. раздел 1.1), такие ядра называются изомерами и они играют большую роль во многих случаях применения изотопов. Длины пробегов 7-квантов в веществе много больше, чем у электронов, не говоря уже об а-частицах. Так, при энергии 7-квантов 1 МэВ интенсивность 7-излучения ослабевает в слое алюминия толщиной 6 см всего только в е раз (е = 2,781. .. ) Наличие дискретной структуры энергетических уровней атомного ядра должно проявляться и в спектрах поглощения 7-лучей, аналогичному тому, как линии резонансного поглощения наблюдаются при возбуждении светом оптического диапазона электронных уровней атома. Поскольку структура энергетических уровней ядер одного изотопа, как правило, кардинально отличается от структуры уровней ядра другого изотопа того же элемента, то их 7-спектры поглощения также будут резко отличаться. [c.29]

Принцип магнитного резонанса лежит в основе различных экспериментальных методов исследования твердого тела. Основные принципы магнитного резонанса являются общими для твердых тел и молекул. Если поместить ансамбль частиц, имеющих магнитный момент, в магнитное поле, энергетические уровни ядер и электронов в соответствии с эффектом Зеемана расщепятся на несколько подуровней. При поглощении энергии электромагнитного поля происходят переходы между этими подуровнями, а за счет процесса релаксации достигается равновесная заселенность спиновых подуровней. [c.82]

Спектроскопия ядерного гамма-резонанса (мессбауэровская спектроскопия) позволяет обнаружить слабые возмущения энергетических уровней ядер железа окружающими электронами. Этот эффект представляет собой явление испускания или поглощения мягкого у-излучения без отдачи ядер. Интересующий нас ядерный переход с энергией 14,36 кэВ -происходит между состояниями / = % и / = 1/2 мессбауэровского изотопа Те, где I — ядер-ное спиновое квантовое число. Для регистрации спектров Месс-бауэра обычно требуется 1—2 мкмоля Те, содержание которого в природном железе составляет 2,19%. Для белка с молекулярным весом 50 ООО, который связывает 1 атом железа на молекулу, и в отсутствие изотопного обогащения это соответствует весу образца 2,5 г. Рассматриваемые здесь многоядерные белки содержат гораздо больше железа и вполне подходят для исследования методом ядерной гамма-резонансной спектроскопии. Широко исследуются четыре возможных типа взаимодействия между ядром Те и его электронным окружением изомерный сдвиг, квадрупольное расщепление, ядерные магнитные сверхтонкие взаимодействия, ядерные зеемановские взаимодействия. Применение мессбауэровской спектроскопии для изучения железосодержащих белков, относящихся к гемовым и железосерным, обсуждается в опубликованном недавно обзоре [78]. [c.347]

Ядерный магнитный резонанс, ЯМР. Метод основан на измерении поглощения электромагнитных волн, прошедших через пробу. При совпадении частоты излучения с частотой перехода между энергетическими уровнями ядер с различной ориентацией спина наблюдается сильное поглощение излучения, пропорциональное количеству ядер исследуемого элемента. Ядерный магнитный резонанс наблюдается только на ядрах, имеющих магнитный момент ( Н, С, Ы, Р и др.) [12. [c.19]

Релаксация и энергетические уровни ядер в магнитном поле [c.19]

Магнитная радиоспектроскопия. К методам магнитной радиоспектроскопии относятся ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и электронный парамагнитный резонанс (ЭПР). Эти методы основаны на том, что в веществе, помещенном в сильное магнитное поле, индуцируются магнитные энергетические уровни ядер(ЭМР) и электронов (ЭПР). При этом энергетические переходы между магнитными уровнями соответствуют поглощению квантов радиоволн. [c.245]

Величину эту можно найти из ширины энергетических уровней ядер (стр. 163). [c.179]

Настоящая глава посвящена главным образом рассмотрению влияния различных факторов на скорость радиоактивного распада ядер. Попытаемся изложить основы теории, описывающей скорость радиоактивных процессов в зависимости от изменения энергии (АЕ), спина (А/) и четности (АП) при распаде. Полученные зависимости будут сопоставлены с экспериментальными данными. Помимо объяснения свойств самих процессов распада, коснемся также тех сведений о свойствах энергетических уровней ядер (расстояние между уровнями, спины, четность ), которые могут быть получены при изучении радиоактивного распада и крайне необходимы для систематического изучения ядерных свойств и построения различных моделей атомного ядра, обсуждаемых в гл. IX. Само собой разумеется, что разработка и проверка каждой из этих моделей в свою очередь стимулировала проведение большого числа работ по ядерной спектроскопии. [c.225]

Рис. 1. Энергетические уровни ядер с / == /г во внешнем магнитном поле. Прямые стрелки обозначают переходы, вызываемые радиочастотным полем волнистая стрелка обозначает суммарные переходы, обусловленные спинрешеточной релаксацией.

Несмотря на то что полная теория а-распада еще не создана, сделаны важные шаги к пониманию многих явлений. Следует помнить, что величины коэффициентов задержки различаются между собой на 4 порядка, в то время как наибольшие из известных периодов полураспада превышают самые малые примерно в 10 раз. Таким образом, рассмотренные выше аномалии представляют лишь относительно слабые отклонения от общей теории. Более того, детальное изучение спектров а-частиц в сочетании с методами у-спектроскопии, ау-совпадений и исследованиями угловых корреляций оказали большую помощь при определении и идентификации энергетических уровней ядер и стимулировали развитие коллективной и обобщенной моделей, рассматриваемых в гл. IX. [c.234]

В последнее время для исследования свободных радикалов с малой продолжительностью жизни стала применяться методика, основанная на эффекте, очень похожем на ядерный эффект Оверхаузера. При образовании радикала в магнитном поле магнитный момент электрона стремится расположиться вдоль поля, и образец становится намагниченным. Такое намагничение может вызвать изменение заселенности энергетических уровней ядер, которые связаны со свободным электроном спин-спиновым взаимодействием, что приводит к изменению интенсивности поглощения ЯМР. Этот эффект можно наблюдать при нормальной скорости развертки спектра ЯМР в течение некоторого времени (обычно порядка нескольких секунд) даже после того, как радикал прореагировал. Описанное явление удается использовать для определения структуры свободных радикалов в условиях, когда невозможно применение электронного парамагнитного резонанса. Подробнее метод химически индуцированной динамической поляризации ядер обсуждается в работе 108]. [c.331]

В табл. 17-1 приведены характеристики нескольких ядер, представляющих интерес для биологов. Энергетические уровни ядер в отличие от электронных и колебательных уровней находятся на равном расстоянии друг от друга и в обычных условиях переходы могут происходить только между соседними уровнями. Это означает, что для данного ядра для каждого значения Но имеется только одна частота перехода. [c.483]

Ядро Со за счет электронного захвата переходит в ядро Ее (Т, 2 для ядра " Ее составляет 0,1 мкс), при этом заселяется возбужденное состояние ядер железа. Для того чтобы исследовать энергетические уровни ядер Ре, образующихся при распаде ядер источника, испущенные 7-лучи могут поглощаться стандартным поглотителем, настроенным на одну энергию. В качестве источника готовится и используется кобальтовый-57 аналог исследуемого соединения. Из этого эксперимента получают [15] информацию о короткоживуших ком- [c.295]

Расщепление магнитных энергетических уровней ядер очень мало даже в самых сильных магнитных полях, какие только удается получить в настоящее время. Так, для протонов в поле 14,1 кГс оно составляет всего - 10- кал, а величина 2цЯо/ Г — около 10 . При этом даже в отсутствие ВЧ-поля переход спинов с нижнего уровня на верхний и обратно происходит достаточно быстро (механизм этого процесса будет объяснен ниже), так что равновесное распределение заселенности уровней достигается через несколько секунд после наложения поля Яо. Отношение заселенностей определяется множителем Больцмана ехр 2цНо/кТ) и с достаточной степенью точности может быть выражено как [c.19]

РЕЗОНАНСНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА (от Франц, resonan e — отзвук, резонанс) — методы анализа, основанные на избирательном поглогце-нии энергии переменного электромагнитного ноля исследуемым веществом, находящимся в постоянном магн, поле. Наиболее широко используют методы, основанные на эффекте Зеемана,— ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), Суть метода ЯМР, открытого в 1946, заключается в том, что ядра многих хи.м, элементов обладают собственным магн, моментом и при помещении вещества, содержащего такие ядра, в пост, магн, поле энергетические уровни ядер расщепляются на 2/ + 1 зеема-новских подуровня, равноотстоящих друг от друга на [c.294]

ЯМР-спектроскопия исследует переходы между магиит-ными энергетическими уровнями ядер. Для перехода на высший уровень с низшего ядро должно поглотить энергию [c.41]

По спектрам ЯМР можно судить о природе связи в магнитных кристаллах. Величина магнитного поля, действующего на данное ядро, зависит не только от напряженности внешнего поля, но также от локального поля, обусловленного диполь-дипольным взаимодействием соседних ядер и атомов. Определяя резонансную частоту, нетрудно измерить величину зеемановского расщепления энергетических уровней ядер в данном магнитном поле. По величине расщепления и известным магнитным моментам различных ядер можно определить общую величину поля в области ядра. Исследуя спектры при разной ориентации кристалла по отношению к внешнему магнитному полю, можно получить угловое распределение локального магнитного поля. Зная свойства локального поля, можно определить природу сил связи между атомами и ионами в твердом теле. Например, в антиферромагнетике Мпр2 в локальное магнитное поле вблизи иона Мп вносят вклад как электроны, участвующие в образовании связи, так и соседние парамагнитные ионы марганца. Вклад р- и -электронов в связь и степень ковалентности можно вычислить, так как ионная и ковалентная структуры [c.83]

Двойной Я]ЙР позволил достигнуть прогресса еще в одном направлении. Оверхаузер, открыл (обзорная статья 1953 г.) эффект, в основе которого лежит диполь-дипольное взаимодействие магнитных ядер, пространственно расположенных близко друг от друга. Это взаимодействие проявляется в изменении энергетических уровней ядер, а в спектрах двойного ЯМР в значительном увеличении интенсивности сигналов, что позволяет судить о межатомных расстояниях. Первое сообщение о применении эффекта Оверхаузерса в ЯМР-спектроскопии органических соединений принадлежит Эйнету и Боуерну (1965), и с тех пор благодаря возможности применять новый метод в конформационном анализе и при решении других структурных проблем это направление стало быстро развиваться. [c.265]

Резонансные сигналы довольно часто обладают тонкой структурой о характерным типом расщепления, обусловленным спин-спиповыми взаимодействиями ядра с соседними ядрами. Такое расщепление соответствует несколько различным энергетическим уровням ядер, спины которых параллельны и антипараллельны спинам соседних ядер, и в ряде случаев может Привести к существенному усложнению спектра ЯМР. Такой тип спин-спинового сопряжения осуществляется главным образом за счет электронов, образующих химические связи. [c.228]

Атомные ядра, подобно атомам и молекулам, являются типичными примерами квантовых микросистем, и потому были все основания ожидать, что и для гамма-лучей, испускаемых или поглощаемых при переходах между энергетическими уровнями ядер, будет наблюдаться резонансная флуоресценция. Однако, несмотря на то, что поиски резонансной гамма-флуоресценции начались еще в 1929 г. [40], более двадцати лет они были безуспешными. В дальнейшем же, вплоть до открытия эффекта Мёссбауэра в 1958 г. [17—19], это явление удалось наблюдать лишь в весьма специфических условиях (о которых будет сказано ниже), и потому его наблюдения не получили особенно широкого распространения. В чем же состоит основное различие в условиях наблюдения атомной (оптической) и ядерной (гамма) резонансной флуоресценции. Для ответа на этот вопрос надо прежде всего вспомнить, что всякий возбужденный уровень характеризуется не только величиной резонансной энергии возбуждения Ер, но и своей естественной шириной Г. Эта ширина, связанная со средней продолжительностью жизни возбужденного состояния т соотношением неопределенности Гг = % = = 1,05-10 эрг-сек, определяет необходимую точность настройки для попадания в резонанс. Если возбужденное состояние может распадаться несколькими различными способами (первым, вторым, [c.8]

Закон сохранения энергии требует, чтобы суммарная энергия излучаемых -частиц и у-квантов была равна разности энергии ядра до превращения и после него. С другой стороны, энергетические уровни ядер образуют -дискретный набор определенных значений, подобно энергетическим уровням электронных оболочек атомов. Соответственно этому, излучаемые у-кванты и -частицы должны иметь дискретный энергетический спектр. Для -частиц это предсказание не оправдывается. Они выбрасываются яЙрами со всевозможными энергиями — от самых 1и Лых дс( некоторого предела, который действительно характерен для каждого сорта ЯДёр, имеет строго определенную величину й отвечает- ожидаемому oHeproiH- ческому балансу. [c.119]

Известен ряд признаков, указывающих на периодичность в последовательности заполнения энергетических уровней ядер частицами и, следовательно, на периодичность свойств ядер. Одним из них является существование так называемых магических чисел протонов или нейтронов, которым отвечает повышенная устойчивость ядер и нарундение последовательности в их строении и свойствах. К ним принадлежат ядра с 2,8 и 20 нейтронами и протонами (Не, Са ) с 50 и 82 нейтронами или протонами и с 126 нейтронами (последний стабильный изотоп РЬ ). Эти числа были положены в основу ряда попыток создания периодической системы ядер, но они не получили еще удовлетворительного объяснения [142]. [c.26]

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) является радиоспектроскопическим методом. Он основан на измерении поглощения веществом радиоволн определенной частоты вследствие переходов с изменением спина между зеемановскими энергетическими уровнями ядер в сильном магнитном поле. Сигнал ЯМР могут давать только ядра со спиновым квантовым числом, отличным от нуля, например, ядра с полуце- [c.478]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология