Получение и измерение больших магнитных полей

Чтобы получить высокое разрешение, необходимо сделать магнитное поле как можно более однородным. Для этого используют полюсные наконечники большого диаметра и применяют узкий межполюсный зазор, но этого оказывается недостаточно для получения поля такой однородности, которая нужна для измерения спектров высокого разрешения. Дальнейшее улучшение однородности поля осуществляется двумя путями. Во-первых, с помощью специальных токовых катушек, называемых шиммами. Они расположены на стенках датчика и имеют специальную форму. Шиммы позволяют скомпенсировать градиенты магнитного поля электромагнита вдоль трех координатных осей, а также дают возможность создавать квадратные градиенты. Технически возможно произвести автоматическую подстройку разрешающей способности, но почти во всех спектрометрах эта регулировка выполняется вручную. Второй путь улучшения разрешения состоит в том, что во время измерения спектра трубку с исследуемым образцом вращают вокруг оси. Для этого подают сжатый воздух по касательной к втулке, надетой на трубку. Втулка служит турбинкой, вра- [c.170]

Получение и измерение больших магнитных полей [c.29]

Экспериментальная техника измерений (за исключением индуктивных методов) требует наличия значительных магнитных полей и точного знания их напряженности. Недавно были описаны катушки без сердечника для получения сильных полей, но обычно используются электромагниты с железным сердечником. Было предложено большое число различных конструкций электромагнитов, особенно в течение последнего десятилетия, когда в связи с возросшим интересом к ядерному магнитному резонансу и к масс-спектрометрии потребовалось создание магнитов, отличающихся высокой напряженностью поля наряду с точной геометрией поля и очень высокой стабильностью. Этого не легко было достигнуть, в частности потому, что наиболее удобный метод измерения напряженности поля флюксметром дает обычно точность не выше 1 %. [c.202]

Так что с молекулами обращаются без особенных церемоний помещают их в сильные и сверхсильные магнитные поля, бомбардируют их электронами, нейтронами, протонами... Из двух указанных требований для получения информации особенно важно второе ведь чем выше точность измерений, тем больше удается выяснить деталей, а мелкие детали иной раз полностью меняют смысл наблюдаемой картины. [c.35]

В последнее время появились данные, свидетельствующие о возможности появления в высокоупорядоченных органических структурах более сильных магнитных эффектов типа ферромагнетизма и антиферромагнетизма, свидетельствующих о коллективных спиновых взаимодействиях. В спектрах магнитного резонанса это приводит к появлению чрезвычайно широких (сотни и тысячи эрстед) линий весьма большой интегральной интенсивности. Впервые эти эффекты были обнаружены на биополимерах — нуклеиновых кислотах и нуклеопротеидах [20, 21], а затем на синтетических полимерах с сопряженными связями [22, 23]. Появление широких линий сопровождается возникновением положительной статической магнитной восприимчивости, насыщающейся в сравнительно слабых магнитных полях. Следует отметить, что могут быть случаи, когда резонансная линия уширяется настолько, что становится ненаблюдаемой, и об ее аномальных магнитных свойствах можно судить только по статическим измерениям [23]. Ряд данных [24, 25] позволяет сделать вывод о том, что появление эффекта связано со структурными характеристиками изучаемых объектов. Удалось обнаружить закономерные изменения магнитных свойств биологических структур в ходе некоторых важнейших биологических процессов [26]. Полученные данные были позднее подтверждены в ряде лабораторий (см., например, [27, 28]). [c.222]

До недавнего времени экспериментальные методы ЯМР по способу воздействия р. ч. поля на образец условно делили на две большие группы стационарные, или методы непрерывного воздействия р. ч. поля, и импульсные методы, в которых р. ч. поле действует в форме коротких импульсов определенной длительности и последовательности. Стационарные методы служили в основном для записи спектров ЯМР высокого разрешения и для дальнейших расчетов величин химических сдвигов, констант экранирования, опин-спинового взаимодействия и получения другой информации, необходимой для установления структуры сложных органических соединений. В отдельных случаях спектрометры ЯМР попользовались для измерения времен релаксации. Импульсные спектрометры применялись только для точных измерений времен релаксации. Бурный прогресс в технической радио- и микроэлектронике (создание дешевых и компактных мини-ЭВМ) и в некоторых теоретических вопросах импульсной спектроскопии [254] привел к созданию нового экспериментального метода — фурье-спектроскопии ЯМР. Этот метод позволяет одновременно как регистрировать спектры ЯМР высокого разрешения большинства магнитных ядер химических элементов при их очень малых концентрациях (или за очень короткое время), так и измерять релаксационные характеристики всех групп ядер образца, т. е. практически стирает грани между импульсными и стационарными методами. [c.30]

Естественную остаточную намагниченность (NRM) измеряли на тщательно очищенных препаратах (тело без крыльев и усиков). NRM ни одного из образцов не превышала уровня фоновых шумов магнитометра ( 2 -10" А м ). Затем каждый экземпляр помещали в относительно сильное магнитное поле (5 10 Тл) известной ориентации и намагничивали в изотермических условиях (рис. 19.1). Во всех образцах была зарегистрирована значительная индуцированная нормальная (изотермическая) остаточная намагниченность (IRM) в пределах от 0,37 до 1,67-10 А-м (х = 1,27-10 А-м i = 0,77). Последующие эксперименты с более сильным (3 10 Тл) постоянным магнитом показали, что значения, полученные в предыдущих измерениях с использованием магнита, создающего поле 5 -10 Тл, достигали точки насыщения или бьши близки к ней. Для локализации источника намагниченности десять образцов рассекали на две части-голову с грудью и брюшко (с помощью немагнитных инструментов). На долю головы с грудью пришлось более двух третей всей намагниченности со средним значением 0,88-10 А м (от 0,43 до 1,66 -10 А-м i = 0,36). Намагниченность девяти абдоминальных отделов была значительно меньше 0,24-10" А-м (в пределах от 0,14 до 0,49-10 А-м i = 0,18). Дальнейший анализ показал, что большая часть магнитного материала сосредоточена в грудном отделе тела. [c.180]

Немаловажный вклад в разрешение проблемы магниторецепции и ориентации внесло выявление связи между выбросами китообразных на сушу и передвижениями их в открытом океане, с одной стороны, и геомагнитными минимумами-с другой. Полученные данные позволяют предположить использование пелагическими китообразными для навигации магнитных ориентиров. Остается, однако, неизвестным, могут ли так же воспринимать магнитное поле и прибрежные виды китообразных вероятно, эти животные больше полагаются на другие сенсорные системы, такие как эхолокация и зрение, более эффективные для обнаружения мелей у побережья. Несмотря на обнадеживающие выводы, подобные результаты корреляционного анализа следует интерпретировать с большой осторожностью. Необходимо досконально исследовать альтернативные возможности объяснения приведенных выше явлений, такие как использование китообразными для навигации топографических особенностей и метеорологических условий. Не исключено также, что на передвижение китообразных влияют маршруты миграций рыб, использующих магнитные ориентиры. Существование корреляции между Л/ -индексом и миграциями китов-пока предварительный результат, и его необходимо подтвердить. Для этого надо провести аналогичный анализ и показать отсутствие корреляции между миграционным поведением и какими-либо другими факторами среды, как это было сделано при анализе выбросов. Следует также отметить, что на скорости миграций могут сказываться различия китообразных по возрасту и полу, а это в свою очередь могло бы вести к ложной корреляции с уровнем магнитного поля. В дальнейших исследованиях было бы полезно воспользоваться банком данных независимо от китобойного промысла. Кроме того, при анализе следует пользоваться более подробными измерениями магнитного поля, т. е. ежедневными, а не недельными или месячными. [c.282]

Но и в случае, когда доступны электрографические методы, магнитные измерения дают дополнительные возможности для получения независимой информации об источнике сигналов и резко сужают круг возможных интерпретаций результатов электрических измерений. В силу большей локализации магнитных полей около генератора активности магнитографические данные во многих случаях более информативны, чем электрографические. Имея в виду эти свойства магнитографии, и следует подходить к постановке экспериментов по биомагнетизму. Биомагнетизм, пройдя свой пионерский этап, теперь требует более четкой биологической классификации и постановки задач. Имея достаточные технические средства, он в состоянии пройти тот же путь, что и измерения электрических полей организма, но, зная этот путь исследователь должен в первую очередь выбрать те задачи, в которых результаты именно магнитных измерений могут оказаться решающими. [c.182]

Описано два других сходных магнитных метода для определения размеров частиц никеля. Один из них [7] состоит в измерении уже упомянутого эффекта, а именно зависимости намагничивания этих систем от напряженности поля. Полученные этим методом значения диаметров несколько большие, чем полученные описанным выше методом, и притом представляют собой средние диаметры, а не распределение по диаметрам. Третий метод определения диаметров заключается в измерении коэрцитивной силы при температуре жидкого гелия [8]. По-видимому, этот метод имеет более глубокую теоретическую основу, чем оба предыдущих. [c.118]

Вместо прямого измерения поглощения энергии, излучаемой радиочастотным генератором, в больщинстве спектрометров, предназначенных для получения спектров ЯМР высокого разрешения жидких веществ, в том числе в спектрометре, выпускаемом фирмой Вэриан Ассошиэйтс (Пало Альто, штат Калифорния), используется устройство со скрещенными катушками для наблюдения ядерной индукции, разработанное Блохом, Хансеном и Паккардом [41]. Радиочастотное поле создается катушкой генератора, ось которой перпендикулярна направлению постоянного магнитного поля, а сигнал ядерного резонанса воспринимается катушкой приемника, ось которой ориентирована перпендикулярно как оси катушки генератора, так н направлению магнитного поля. Исследуемый образец в стеклянной ампуле помещают внутри катушки приемника. Выходной сигнал катушки приемника поступает на высокочастотный усилитель с большим усилением, а затем выпрямляется результирующий сигнал вызывает отклонение луча осциллографа или регистрируется самопишущим вольтметром. [c.262]

Физический принцип изотопного разделения во вращающейся плазме подтвержден экспериментами с неоном, аргоном, криптоном и ураном. Кроме того, на криптоне была продемонстрирована непрерывная работа разделительного элемента при наличии массового потока. Было показано несколько путей для создания вращающейся урановой плазмы. Измеренные к настоящему времени значения в общем согласуются с теоретическими расчетами, поэтому можно рассчитывать и иа достижение больших коэффициентов разделения и разделительной мощности, предсказанных теорией. Но полученных данных еще недостаточно, чтобы сконструировать разделительный элемент, который мог бы работать экономично. Экспериментальные результаты указывают на более или менее подходящие условия работы, включая геометрию установки и диапазон параметров. Например, увеличение магнитного поля до нескольких тесл, а кольцевого анода — до нескольких десятков сантиметров при токе порядка 100 А приведет к движущей силе, которая при соответствующем выборе других параметров дуги вызовет очень высокую скорость вращения. Это обеспечит эффективное разделение около 100 кг ЕРР/год на разделительный элемент при удельном расходе эиергни в несколько сот киловатт-часов па килограммовую единицу работы разделения. Не решены пока технические проблемы, связанные с использованием урановых соединений в плазменной фазе. [c.297]

Задача определения магнитной восприимчивости слабомагнитных образцов, к которым относятся й реальные примеси очищаемых сред, решается, в частности, измерением силы [102-105], действующей на исследуемый образец, помещенный в неоднородное магнитное поле. По замеренным данным этой силы F магнитную восприимчивость образца Коб можно определить двумя способами. Если образец имеет сравнительно большие размеры, ее находят сопоставлением и пересчетом данных, полученных для анализируемых и контрольных (эталонных) образцов. Для образцов малых объемов восприимчивость, например, объемную, находят вычислением с использованием известной формулы F = =МоЬСоб об- ёгаёЯ при измеренных средних значениях напряженности поля Н в месте нахождения малого образца и установленных значениях степени неоднородности поля gradЯ (ро=4п- 10 Гн/м - магнитная постоянная). [c.100]

Метод возмущенных угловых корреляций. Основным ограничением ЯГР-спектроскоиии является то, что эффект Мессбауэра удается наблюдать далеко не на всех элементах. Доиолнительные возможности исследования взаимодействия электронных оболочек атомов многих элементов с их ядрами связаны с наблюдением угловых корреляций, т. е. распределений по углам между направлениями вылета последовательно испускаемых ядром Р-частицы и у-кванта или двух у-квантов. Угол между этими двумя направлениями при такой каскадной, многоступенчатой дезактивации ядра не является однозначно заданным, и поэтому вид угловой корреляции проявляется с достаточной надежностью лишь в более или менее длительном эксперименте, при регистрации для каждого заданного угла между направлениями вылета большого числа Py" или у7 Совпадений, обеспечивающего необходимую статистич. (вероятностную) точность измерений. Характер угловой корреляции для голого ядра, лишенного электронных оболочек, онределяется исключительно свойствами ядерных уровней, между к-рыми происходят р- или у-переходы. Взаимодействие квадрупольного и магнитного моментов промежуточного ядра, образующегося после первого (Р- или у-) перехода, с молекулярными и кристаллич. электрическими и магнитными полями приводит (jnpn времени жизни промежуточного ядра 10 ч—10 1 сек) к искажению (возмущению) корреляции, свойственной голому ядру угловое распределение приближается к сферически симметричному. Поэтому вид возмущенных угловых корреляций может быть использован для получения количественной информации о внутримолекулярных полях, о структуре электронных оболочек атомов и молекул. Теория метода возмущенных угловых корреляций развита довольно подробно, но применение этого метода в химич. исследованиях лишь начинается и представляется одной из важных будущих задач Я. х. [c.536]

Интересной в смысле выяснения истинного коэффициента самодиффузии в чистой воде является работа Траппенье с сотр. [71], выполненная в 1965 г. в которой проведено тщательное измерение коэффициента самодиффузии при температуре 25+0,05°С методом спинового эха ЯМР при различных методах создания градиента магнитного поля (катушки Гельмгольца, большие катушки и прямые проводники). Средняя величина коэффициента самодиффузии, полученная этими авторами, составляет 2,51+0,01 10 м /с. Однако большинство работ, вьшолненных в более позднее время, не подтвердили это значение коэффициента самодиффузии. В табл. 8.2 можно выбрать [c.339]

Если пучок ионов, полученных от какого-либо источника и ускоренных с помощью постоянйого напряжения до приобретения значительной однородной скорости, отклонить затем в магнитном поле, то, как известно, ионы с меньшей массой отклонятся сильнее, чем ионы с большей массой. С помощью фотопластинки, расположенной за магнитным полем, можно исследовать, из каких изотопов состоит смесь. Удачно подобрав отклоняющее и фокусирующие поля, Маттаух и Герцог построили спектрограф большой разрешающей силы. Их спектрограф не только смог разделить все изотопы вплоть до самых тяжелых, так же как и в классических опытах Астона, но и позволяет обнаружить тонкую структуру (дефект масс) массовых спектров. Для наших целей эти совершенные масс-спектрографы не подходят по двум причинам. Во-первых, определение относительной интенсивности по почернению эмульсии фотопластинки требует знания кривой почернения и зернистости пластинки и не может быть сделано быстро и с большой точностью. Во-вторых, эти спектрографы обладают малой светосилой, и поэтому какие-либо другие методы регистрации, кроме суммирующего фотографического, с ними вряд ли возможны. Уже довольно давно для измерения относительной интенсивности были сконструированы светосильные спектрометры, в которых интен- [c.64]

Полученные им результаты качественно согласуются с теорией Буша [71 ], хотя имеется некоторое количественное расхождение. Экспериментально найденная величина отхода ударной волны примерно на 20% больше значения, предсказанного теорией это говорит о том, что снижение теплообмена будет на 10% меньше, чем то, которое следует из графика (см. рис. 2) для <С 5 (конфигурация магнитного поля отличалась от той, которая прдполагалась Бушем в [71], а высокие температуры набегающего потока не дали возможности выполнить условия, принятые в теоретическом анализе гиперзвукового течения). В другом эксперименте [81 ], о котором кратко сообщалось на третьем симпозиуме по техническим проблемам магнитной гидродинамики,измеренная интенсивность теплообмена оказалась в согласии с теорией. [c.325]

Однако для теоретических целей интенсивность намагничения лучше выражать в магнетонах -Бора на атом. В ферромагнитных материалах при данной температуре с ростом напряженности ПОЛ1Я интенсивность намагничения быстро возрастает до насыщения, после чего она растет очень слабо по линейному закону. Это соответствует равновесию между магнитным полем, стремящимся установить параллельно все магнитные моменты, и тепловой энергией, разрушающей это построение. При желании можно провести измерения при двух или трех различных напряженностях поля и экстраполировать полученные данные до поля, равного нулю, чтобы получить соответствующую данной температуре спонтанную намагниченность. Однако обычно достаточно измерить магнитный момент насыщения в одном постоянном поле большой напряженности. Точкой Кю(ри называют температуру, при которой в чистом металле или однофазном сплаве исчезает ферромагнетизм она не связана со структурными превращениями. Эти два свойства зависят только от химического состава и атомно-кристаллической структуры сплава, а не от его предистории или термической обработки за исключением тех случаев, когда они влияют на структуру. [c.304]

Применение сквид-магнитометров (градиометров) с очень низким уровнем шумов, отработка методики магнитографической съемки в магнитноэкранированной комнате и использование специальных программ обработки получаемых результатов позволили еще больше расширить возможности изучения ВМП. Группе финских исследователей под руководством Р. Хари удалось не только установить положение источника одной из волн вызванного отклика, но и построить последовательность карт магнитного поля, возникающего как отклик на электрическое раздражение серединного нерва руки, для интервала в четверть секунды после стимуляции (рис. 45) [276]. Карты даны через промежутки времени в 15 мс и позволяют представить характер эволюции магнитного поля на большом участке 10 Х16 см поверхности головы вблизи центральной борозды. Четко видны горы и впадины , указьюающие положение и ориентацию токовых диполей-источников. Получение последовательности таких карт делает актуальным дальнейшее усовершенствование вычислительного обслуживания нейромагнитных измерений. На плечи ЭВМ [c.157]

Заключительный этап расчета состоит в вычислении коэффициентов приведенных вьппе разложений и, таким образом, в получении окончательных формул для коэффициентов переноса. Мак-Корт [152] развил вариационный принцип, на основе которого можно рассчитать коэффициенты переноса, однако расчет не завершил. Он проделал первую итерацию описанного выше разложения по а и получил вьфажения для коэффициентов в этом приближении. Он обнаружил, что вид коэффициентов сдвиговой вязкости, объемной вязкости и теплопроводности не отличается от найденных методом Ванг Чанг—Уленбека. Для коэффициентов вращательной диффузии 0 =1, 2, 3) и Л были получены новые выражения. Все другие коэффициенты в этом приближении оказались равными нулю. Интересная особенность всех этих расчетов состоит в том, что интегралы, входящие в выражения для новых коэффициентов, нельзя свести к интегралам, содержащим сечение рассеяния (11.4.8). Вернее, они содержат комбинации г-матриц и операторов момента импульса /. Появление таких новых сечений будет иметь серьезное значение для дальнейшего рассмотрения. Если бы озникла возможность измерить коэффициенты вращательной диффу-взии, то анализ этих данны дал бы гораздо больше информации о природе межмолекулярного взаимодействия, чем дают современные измерения коэффициентов переноса. Действительно, даже простой учет этих новых свойств значительно расширяет возможности получения информации из измерений коэффициентов переноса. К сожалению, на сегодняшний день не существует экспериментальных методов измерения плотности момента импульса и неясно, возможно ли оно во-обше. Правда, очень похожие эффекты наблюдаются в газе, находящемся в магнитном поле измеряя коэффициенты переноса в этих условиях, можно получать сведения, подобные только что описанным. [c.345]

Коэффициенты сферического гармонического ряда, полученные по данным измерений в разное время, меняются от эпохи к эпохе. Систематическое изменение коэффициентов при этом указывает на то, что магнитное поле не остается постоянным, а непрерывно меняется, т.е. вековые изменения магнитного поля отражены и в изменении коэффициентов сферического ряда. Большое значение имеет для исследования природы геомагнитного поля знание закономерностей его изменения в большом временном интервале. Такие данные можно получить только на основе сферического гармонического анализа значений поля за прошлые эпохи. Но тогда измерения велись только по угловым элементам (склонения и наклонения - данные по измерениям склонения имеются с начала XVI в., а по измерениям наклонения - с ХУП в.). Кроме того, имеются еше и некоторые данные археомагнитных оценок. С использованием данных таких измерений, применяя иногда и экстраполирование, провели сферические гармонические анализы значений поля за прошлые эпохи, которые дали возможность более или менее удовлетворительно изучить перемещение геомагнитных полюсов и расположение магнитного центра Земли за 400-летний интервал. В общем данные сферического гармонического анализа значений геомагнитного поля дают возможность определить величину магнитного момента Земли и его направление, местоположение магнитного центра, их изменение со временем и другие общие свойства поля. [c.425]

Среди факторов, определяющих величину константы экранирования протонов, в начале разд. 1 упоминалось и влияние растворителя. В общем можно полагать, что все эффекты, которые мы до сих пор обсуждали как внутримолекулярные, проявляются также и на межмолекулярном уровне. Например, установлено, что резонансные сигналы веществ, растворенных в ароматических растворителях, проявляются в более сильном поле, чем в растворителе алифатической природы. Этот эффект был приписан диамагнитному кольцевому току бензола и его производных. Подобное же влияние соседних молекул, связанное, однако, либо с экранированием, либо с дезэкранированием, может проявляться в результате магнитной анизотропии кратных связей или влияния электрического поля молекул с большими дипольными моментами. Эффекты растворителя становятся особенно значительными, если межмолекулярные взаимодействия в растворе приводят к образованию специфических комплексов. За счет диполь-дипольных или вандерваальсовых взаимодействий некоторые взаимные пространственные ориентации взаимодействующих молекул становятся более предпочтительными, чем другие. В результате могут наблюдаться специфические изменения резонансных частот отдельных протонов растворенного вещества. Их в свою очередь можно использовать для получения сведений о строении таких комплексов. Поэтому спектроскопия ЯМР оказалась важным методом исследования межмолекулярных взаимодействий. Изменения химических сдвигов под влиянием растворителя обычно меньше 1 м. д. Мы уже рассмотрели в гл. П1 их специальные применения и последствия для резонансных частот эталонных веществ. Для избежания осложнений, вызванных влиянием растворителя, рекомендуется использовать такие инертные растворители, как тетрахлорид углерода или циклогексан. Можно исключить, кроме того, и концентрационные эффекты, если провести измерения при нескольких концентрациях вещества и экстраполировать данные к бесконечному разбавлению. Измерения в газовой фазе, где межмолекулярные взаимодействия сводятся к минимуму, стали осуществимы и для веществ с высокой упругостью паров только после развития импульсных Методов с фурье-преобразованием. [c.109]

С выражается как разность фаз (в длинах волн) в слое жидкости толщиной ъ см в поле в 1 гаусс. Для нитробензолу С = 2,45- 10-1 при обыкновенной температуре и для желтой линии ртути 578 м 1. Если эту константу для нитробензола (как единицу измерения) положить равной 100, взять отношение К ней измеренной, по Коттону и Мутону, постоянной С для данного вещества и разделить полученное число Ь на плотность, то получается удельное магнитное двойное преломление Ь . С температурой оно мало меняется на каждый градус оно убывает у нитробензола на 0,96%> У -бромнафталина—на 0,29%. Магнитное двойное преломление— типично конститутивное свойство. Оно имеет относительно большую величину только у тех веществ, которые содержат бензольный цикл. Однако, причиной здесь является не замыкание цикла, как таковое, а известная степень ненасыщенности. Так, с одной стороны, у циклогексана не обнаруживается двойного преломления у циклогексена оно еще исключительно мало с другой стороны, вещества, имеющие другие кольца, подобные бензольному, например, фурановое, пироловое, тиофеновое, пиридиновое кольцо, дают магнитное двойное лучепреломление. Магнитное двойное преломление отсутствует у гидроароматических и у некоторых али- [c.171]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология