Градиент магнитного поля

Рис. 10.0.2. Иллюстрация основной идеи ЯМР-интроскопии регистрация сигнала ЯМР производится в присутствии линейного градиента магнитного поля В(х), так что резонансная частота 01(х) является линейной функцией пространственной координаты.

Рис. XI. 5. Последовательность импульсов высокочастотного поля Я я импульсов градиента магнитного поля, применяемая для измерения диффузионного затухании поперечной намагниченностн

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]

Действие установки основано на намагничивании изделия переменным магнитным полем и считывания градиентов магнитных полей рассеяния феррозондами-градиентометрами. [c.358]

Методом импульсного градиента магнитного поля возможно измерение коэффициентов диффузии в интервале 10 — 10 м /с, т. е. в интервале, охватывающем коэффициенты самодиффузии макромолекул в расплавах и растворах полимеров. На рис. XI. 6 приведены результаты исследования молекулярно-массовой зависимости коэффициента самодиффузии в расплавах полистирола и полиэтилена [187]. Во всем исследован- [c.270]

Принцип проведения ЯМР-эксперимента можно объяснить исходя из представлений об условии резонанса, а также о поперечной и продольной релаксации, что в свою очередь способствует разработке специального аппарата, используемого для описания эксперимента. Эти сведения достаточны также и для того, чтобы иметь возможность описания принципов ЯМР-томографии, пространственное разрешение которой определяется величиной градиентов магнитного поля, а разрешение по контрасту - различиями в значениях времен релаксации. ЯМР можно использовать также как аналитический метод, основываясь на том, что различные элементы и изотопы обладают различными резонансными частотами. Однако для успешного применения этого метода в химии и биохимии этой информации недостаточно. Только включение дополнительных физических взаимодействий, приводящих к расщеплению резонансных линий или к сдвигу соответствующих уровней энергии ядерного спина и соответствующих частот переходов, позволяет использовать ЯМР в качестве аналитического метода. В этом случае вместо одной резонансной линии для определенного изотопа получим в спектре несколько резонансных линий, положение которых в спектре связано со свойствами молекул. В дальнейшем обсудим основные типы указанных выше физических взаимодействий. [c.27]

Остаточную поперечную намагниченность можно расфокусировать, если прикладывать импульсы сильного градиента магнитного поля перед каждым РЧ-импульсом, как показано на рис. 4.2.11. Однако следует помнить, что расфокусировка не означает необратимого разрушения поперечной намагниченности, так как она может быть вновь сфокусирована последующими градиентными импульсами. Для того чтобы градиенты эффективно устраняли искажения фазы и интенсивности, важно сделать процесс необратимым [4.102]. [c.167]

Главным недостатком этого метода является влияние импульсов градиента магнитного поля на систему автоподстройки магнитного поля, что приводит к необходимости ее отключения на время действия градиентных импульсов. [c.168]

НЫЙ в присутствии сильного линейного градиента магнитного поля, можно рассматривать как одномерную (1М) проекцию трехмерной (ЗМ) плотности протонов на направление градиента магнитного поля. Все ядра, лежащие в плоскости, перпендикулярной градиенту поля, будут испытывать одно и то же поле и давать вклад в амплитуду сигнала на одной и той же частоте. [c.637]

Во всех изложениях теории магнетизма (за исключением, может быть, наиболее строгих в теоретическом отношении) предполагается, что магнитные эффекты делятся на два типа, один из которых возникает вследствие движения электронов, рассматриваемых как заряженные частицы, а другой — из-за наличия у этих электронов спинового и орбитального угловых моментов. Первый из этих эффектов обусловливает явление диамагнетизма, а второй — парамагнетизма. Диамагнитным веществом называется такое веш ество, на которое действует сила в направлении, противоположном градиенту магнитного поля. В большинстве случаев диамагнитные эффекты малы по сравнению с парамагнитными, и мы рассматриваем диамагнетизм лишь постольку, поскольку он требует введения поправок при парамагнитных измерениях. Исследование диамагнетизма может быть полезным в химии для изучения строения молекул в тех случаях, когда имеется только диамагнетизм, причем этот метод применяется в основном к органическим молекулам [106]. [c.370]

Дифференциацию магнитного вида неразрушающего контроля на различные методы по способу получения первичной информации рассмотрим на примере применения различных типов датчиков и веществ для обнаружения градиента магнитного поля вблизи несплошности. Градиент часто обнаруживают с помощью магнитного порошка или магнитной суспензии. Их частицы располагаются вдоль линий магнитной индукции поля рассеяния. Это магнитопорошковый метод, широко применяемый для дефектоскопии поверхностных и подповерхностных слоев ферромагнитных материалов. [c.11]

Капиллярными методами контролируют изделия из металлов (преимущественно неферромагнитных), неметаллических материалов и композитные изделия любой конфигурации. Изделия из ферромагнитных материалов контролируют преимущественно магнитопорошковым методом, который более чувствителен, хотя иногда применяют капиллярный метод, если имеются трудности с намагничиванием материала или сложная конфигурация поверхности изделия создает большие градиенты магнитного поля, затрудняющие выявление дефектов. [c.67]

Под однородностью подразумевают отсутствие градиентов магнитного поля в месте расположения образца. Стабильность означает, что напряженность магнитного поля не изменяется во времени. Для повышения однородности поля на наконечники полюсов магнита помещаются плоские катушки, по которым проходят слабые постоянные токи. [c.161]

По причинам практического порядка очень важно, чтобы излучение источника происходило за счет нерасщепленного мессбауэровского перехода с шириной линии, по возможности близкой к естественному значению, так как при наличии сверхтонких структур и в источнике, и в поглотителе получаются очень сложные спектры. Возможность получения нерасщепленного излучения источника ограничивается двумя обстоятельствами, одно из которых ядерного, а второе электронного происхождения. В том случае, когда требуется избежать мультиплетности перехода, кристаллическая решетка не должна приводить к появлению градиента магнитного или электрического поля в области мессбауэровского ядра. Градиента магнитного поля можно избежать, применяя диамагнитные вещества (или парамагнитные с малым временем спиновой релаксации). Во избежание градиента электрического поля мессбауэровские ядра должны находиться в узлах решетки с кубической или близкой к ней точечной симметрией. Первое из этих требований выполнить несложно однако для многих элементов, например для тантала, значительно труднее подобрать подходящее соединение с решеткой, в которой имеются положения с кубической симметрией. В соединениях многих мессбауэровских элементов положения, в которых находятся центральные атомы, имеют низкую точечную симметрию, в результате чего у ядер возникает градиент электрического поля. [c.263]

Существуют еще две менее важные проблемы, связанные с непосредственным соединением газовой хроматографии со спектроскопией ЯМР. Во-первых, температура газа, выходящего из газового хроматографа, часто значительно превышает рабочую температуру спектрометра ЯМР. В результате могут возникнуть градиенты магнитного поля, которые приведут к уменьшению разрешающей способности прибора. В любом случае, как уже отмечалось выше (разд. VI, А), повышение температуры приводит к ослаблению сигнала. Эту трудность можно, по-видимому, преодолеть с помощью какого-либо регулятора температуры. Во-вторых, часть потока газа из хроматографа отводят обычно в хроматографический детектор, уменьшая тем самым и без того недостаточное количество образца, попадающего в спектрометр. Ясно, что для преодоления этой трудности можно использовать высокочувствительный хроматографический детектор или включать детектор после спектрометра. [c.314]

Экспериментальные данные, позволившие открыть спин электрона, были получены главным образом при изучении тонкой структуры спектральных линий краткое описание такой структуры дано в гл. 5. Один из наиболее значительных экспериментов, опыт Штерна — Герлаха, был предложен в 1921 г. немецким физиком Отто Штерном (1888—1969) и в том же году выполнен вместе с В. Герлахом. Схема установки, использованной в эксперименте, показана на рис. 3.28. В процессе опыта серебро испарялось в условиях высокого вакуума из печи, расположенной на дне устройства. Узкий пучок атомов серебра, выходивший через калиброванное отверстие, попадал сильно неоднородное магнитное поле, создаваемое полюсами магнита специальной формы. Затем пучки, отклоненные полем, попадали на фотопластинку и их следы удавалось обнаружить после проявления пластинки. Было установлено, что исходный пучок атомов серебра расщеплялся на два пучка. Наблюдаемое явление легко объяснялось при допущении, что атом серебра обладает магнитным моментом (позже было установлено, что именно этот момент как раз и связан со спином электрона) магнитный момент может быть ориентирован в одном из двух возможных направлений относительно силовых линий магнитного поля, а градиент магнитного поля, через которое проходил пучок атомов, создавал силу, отклоняющую эти атомы вправо или влево. [c.76]

Существует несколько методов экспериментального определения Dk [107]. В традиционном градиентном методе создают искусственно градиент концентрации и изучают релаксацию градиента со временем. В более современных методах изучают динамику рассасывания тепловых флуктуаций концентрации. К таким методам относятся метод квазиупругого рассеяния света, нейтронного спинового эха, специальная техника ЯМР в импульсном градиенте магнитного поля. [c.102]

ОТ ТОГО, остается ли каждое ядро в неизменном магнитном поле в течение всего эксперимента (2т). Если вследствие диффузии ядра перемещаются из одной части неоднородного поля в другую, то амплитуда эхо-сигнала уменьшается. К более подробному рассмотрению эффекта диффузии мы вернемся в гл. 7, где покажем, как с помощью ЯМР можно измерить коэффициенты диффузии. Сейчас же достаточно отметить, что влияние диффузии в эксперименте со спин-эхо зависит от градиентов магнитного поля (G), коэффициента диффузии 2> и времени, в течение которого может происходить диффузия. Показано [13], что амплитуда эхо в момент времени 2т при промежутке между импульсами т пропорциональна выражению [c.49]

Градиент магнитного поля определен с точностью до 2,7 10 тл/м. [c.330]

Практически одинаковая концентрация протонов в воде и пефпг, а также независимость измеряемого общего флюидосо-держания от породы жидкости позволяет работать с образцами, пасыщепными как пластовой водой, так и нефтью. Время релаксации воды и различных нефтепродуктов резко отличается друг от друга. Последнее позволяет, не экстрагируя образец быстро п точно определить количество воды и нефти непосредственно в только что поднятом пли запарафинированном образце. Импульсный ЯМР с применением импульсного градиента магнитного поля позволяет за 5—10 минут определить средний радиус пор коллектора [5]. [c.108]

О — градиент магнитного поля в образце). Если 11x2 1 , то, измеряя зависимость амплитуды эхо-сигнала от t, можно определить К. Если же то можно определить К. [c.221]

Для измерения малых коэффициентов диффузии Стейскал и Таннер [185] предложили метод спинового эха с импульсным градиентом магнитного поля, находящий все более широкое применение для исследования самодиффузии макромолекул в растворах и расплавах полимеров. Последовательность ВЧ импульсов (п/2)х, (я)х и импульсов градиента показана на рнс. XI. 5. Метод имеет ряд экспериментальных преимуществ [c.269]

Однако и при оптимальном сочетании всех этих факторов остается конечная (остаточная) неоднородность магнитного поля. Для дальнейшего улучшения однородности поля используют токовые шиммовые катушки (рис. 11). С помощью этих катушек устраняют градиенты магнитного поля прежде всего вдоль осей X, у, и г. За направление оси г обычно принимают направление силовых линий постоянного магнитного поля Н . Как правило, это горизонтальная ось, перпендикулярная к плоскости полюсных наконечников . Под осью у подразумевают вертикальное направление, совпадающее с осью ампулы с образцом. Таким образом, ось х направлена горизонтально вдоль полюсных наконечников (рис. 14). [c.44]

Рис. 4.2.11. Подавление поперечной намагиичеииости с помощью импульсов градиента магнитного поля, прикладываемых перед каждым РЧ-импульсом с целью устранения фазовых и амплитудных искажений, связанных с поперечной интерференцией. (Из работы [4.102].)

Наконец, существует несколько важных экспериментов, требующих селективного возбуждения или насьпцения радиочастотным полем ограниченных областей образца. Одной из таких методик является определение распределения плотности ядер внутри объекта путем изучения поведения сигналов ЯМР при наличии градиента постоянного поля. Изменяя частоту облучения или создавая градиент магнитного поля, получают карту спиновой плотности внутри образца. Применяя селективное возбуждение как градиентов естественных полей, так и приложенных сильных градиентов, можно ограничить эффективный объем образца. Ответ ядерных спинов может управляться перемещаемыми прикладываемыми градиентами. Если прикладываемые градиенты выбираются так, чтобы согласовать доминирующие естественные градиенты, то возбуждаемый район образца соответствовал бы высокооднородному полю, а сигнал от этой области преобразовывался бы в спектр, в котором ширина линии значительно уже, чем естественная приборная ширина. Эквивалентное физическое уменьшение действительного размера образца невозможно, так как форма и положение района высокой однородности неизвестны. Эти эксперименты связаны с локальным насыщением, которое использовалось для прецизионного измерения радиочастного разделения в двойном резонансе высокого разрешения, а также д ля точных измерений естественной ширины линий. [c.6]

Поскольку градиент магнитного поля создается обычно вдоль одной оси ЛСК (в нашем случае это ось г), то В = Az 2t , где — среднеквадратичное смещение центра масс молекулы вдоль оси г, а td — время диффузии. В эксперименте с постоянным градиентом время диффузии — величина переменная и равна 2т. Максимальное время диффузии зависит от скорости затухания поперечной намагниченности из-за спин-спиновой релаксации. Поскольку в растворах и расплавах полимеров коэффициенты самодиффузии составляют 10 "—10 м /с, а 2 10 —10 с, то для обнаружения диффузионного затухания необходимы значительные градиенты магнитного поля. Создание сильных постоянных градиентов магнитного поля сопряжено с преодолением ряда серьезных экспериментальных трудностей и, кроме того, ведет к значительному сокращению длительности спинового эха (из-за сильного расфазирующего действия неоднородного поля), что предъявляет высокие требования к приемной и регистрирующей аппаратуре, сильно за-268 [c.268]

Решающая идея, первоначально предложенная Лаутербуром [10.1, 10.2], заключается в использовании градиента магнитного поля для создания разброса частот ЯМР в различных элементах объема. Наглядное представление об основном принципе ЯМР-инт-роскопии дает рис. 10.0.2. ЯМР-спектр объекта, зарегистрирован- [c.636]

Особенно успешным вариантом последовательной выборки по точкам является метод чувствительной точки, предложенный Хиншоу [10.13 — 10.15]. Он использует неселективные возбуждающие импульсы и расфокусирует нежелательную часть намагниченности с помощью зависящих от времени градиентов магнитного поля. Принцип метода чувствительной точки демонстрируется на рис. [c.639]

Этого недостатка можно избежать, применяя метод линейного сканирования, предложенный Мэнсфилдом [10.28, 10.30] (рис. 10.3.3). Вначале наложением градиента магнитного поля вдоль оси X и избирательным насыщением всех элементов объема вне этой плоскости с помощью сформированного соответствующим образом возбуждения из элементов объема выделяется заданная плоскость, перпендикулярная оси х [10.58]. Внутри этой плоскости [c.644]

Метод восстановления по проекциям был впервые введен в ЯМР Лаутербуром [10.1, 10.2, 10.38 — 10.43]. Идея пришла из рентгеновской томографии [10.5 — 10.8], в которой использование аналогичного способа представляет собой установившуюся практику. Сигнал, измеренный при наличии сильного линейного градиента магнитного поля, соответствует одномерной проекции объекта на [c.647]

Здесь мы ограничимся обсуждением двумерных изображений. С помошью селективного импульса, приложенного при наличии градиента магнитного поля, например вдоль оси г, возбуждается определенная плоскость, перпендикулярная оси г. Затем наблюдается спад свободной индукции (ССИ) в присутствии градиента магнитного поля, направленного вдоль линии, образующей в плоскости ху угол <р с осью X. Регистрируется полный набор ССИ для различ- [c.648]

Метод подтягивания спинов, предложенный Хатчисоном с сотр. [10.61, 10.62], отличается от обычной фурье-интроскопии тем, что длина периода эволюции фиксируется, а величина прикладываемых градиентов магнитного поля нарастает от эксперимента к эксперименту. Преимущество метода состоит в том, что в течение периода экволюции Н релаксационные эффекты сохраняются неизменными во всех экспериментах. Согласно принятой в разд. 8.3.2 терминологии, мы здесь имеем дело с экспериментом постоянной длительности, и достижимое разрешение не зави сит от релаксации. [c.654]

Сначала, например, селективным импульсом при наличии градиента магнитного поля gz возбуждается вся плоскость элементов объема. Как показано на рис. 10.4.10, сигнал наблюдается в присутствии слабого статического г-градиента поля и сильного переключаемого 5у-градиента поля. Это дает серию эхо-сигналов благодаря рефокусирующему эффекту, обусловленному изменением направления градиента поля на обратное. [c.659]

Работа установки основана на считывании градиента магнитных полей дефектов в локальной зоне их расположения при намагничивании сварных щвов сложным магнитным полем и сканировании специальным феррозондом-градиентометром. [c.358]

Исследование прецессии ядерного спина в градиенте магнитного поля. Принципы этого метода можно найти, например, в монографии Абрагама [92]. Непосредственно применить его к нематическим жидкостям трудно, поскольку время спиновой релаксации довольно мало. Однако недавно был достигнут интересный результат специальная последовательность спиновых эхо может устранить большую часть дипольных взаимодействий, ответственных за Гд. Этот сложный метод был использоваР недавно Люблянской группой [112] и позволил надежно измерить D в МББА, Р1зме-рения DX не требуют сложной техники и вскоре будут проведены. [c.244]

В том случае, когда можно получить несколько граммов вещества, удобным прибором для измерения восприимчивости являются магнитные весы Гуи. Исследуемый образец, помещенный в стеклянный цилиндр с площадью внутренего поперечного сечения А, подвещи-вается на чувствительном балансире. Один конец цилиндра, содержащего образец, помещается между полюсами магнита, создающего сильное магнитное поле Я] с напряженностью порядка 10 000 гс. Напряженностью магнитного поля Яг на другом конце цилиндра по сравнению с Я] часто пренебрегают. Если разность кажущихся масс образца в поле и вне его составляет Ат, то сила, действующая на образец благодаря градиенту магнитного поля, равна [c.256]

Рассмотренная методика ЯМР со стационарным градиентом магнитного поля позволяет производить измерения коэффициента самодиффузии до 10 н- 10 м /с, что ограничивает область применения метода маловязкими системами. Связано это с тем, что постоянный градиент не может быть слишком большим (С 2 10 Т/м), так как нарушаются условия резонанса для всего образца [34]. Выход из этого положения был найден Стейскалом и Тэннером [72], которые разработали вариант методики ЯМР с импульсным градиентом магнитного поля. Суть метода заключается в том, что градиент включается в промежутках между первым и вторым радиоимпульсами и между вторым импульсом и сигналом эха и, следовательно, не влияет на резонансные условия. Более перспективной считается трехимпульсная методика стимулированного эха [73]. По оценкам авторов, в этом случае можно достичь предела измерения коэффициента самодиффузии до 10 м с. Следовательно, такая методика с успехом может применяться для исследования самодиффузии в растворах и расплавах полимеров [34]. [c.330]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология