Локальные магнитные поля

Помимо экранирования Яэфф зависит от любых магнитных полей, дополнительно воздействующих на частицу. Если соседние ядра обладают магнитными моментами, то создаваемое ими локальное магнитное поле также будет изменять Н ,фф- Это локальное поле будет зависеть от числа окружающих частиц н от магнитного момента. Такое влияние соседних частиц расщепляет резонансную линию и определяет ее сверхтонкую структуру. [c.260]

Число и относительные интенсивности линий в мультиплете зависят от сочетания спинов во взаимодействующих группах. Сверхтонкая структура спектров не зависит от резонансной частоты. Действительно, поскольку расщепление отдельной линии вызывается локальными магнитными полями, не зависящими от резонансной частоты и внешнего магнитного поля, то и сама сверхтонкая структура спектра остается неизменной. [c.260]

Изменения релаксационных характеристик жидкости в дисперсной системе определяются, в основном, адсорбционным взаимодействием жидкости с поверхностью образца. ЯМР — релаксация воды в дисперсных системах — сводится к влиянию на Г] и адсорбционных свойств подложки. Известно, по крайней мере, два механизма, увеличивающих скорость релаксации вблизи поверхности. Первый — это увеличение вязкости жидкости в аномальных слоях, вызывающее сокращение времени релаксации протонов, находящихся в этом слое. Второй — присутствие локальных магнитных полей на поверхности, обусловленных небольшим количеством парамагнитных центров. Эти [c.101]

В любой реальной системе магнитные моменты взаимодействуют с локальными магнитными полями, флуктуирующими вследствие теплового движения атомов и молекул. В результате энергии магнитных моментов (спиновой системы) переходит в энергию теплового движения атомов и молекул (решетки). После выключения поля Я] между системой магнитных моментов и решеткой устанавливается тепловое равновесие, соответствующее температуре тела. Этот процесс называется спин-решеточной релаксацией. [c.268]

Влияние спинового состояния одного ядра на положение зеемановских уровней и резонанс другого несколько упрощенно можно описать следующим образом. Пусть в системе ядер АХ спин /х ориентирован против поля В, что соответствует состоянию Рх, тогда локальное магнитное поле на ядре А будет понижено по сравнению с тем, какое было бы в случае отсутствия ядра X. Это приведет к тому, что для достижения условия резонанса потребуется приложить поле более высокой напряженности, т. е. выше будет и резонансная частота [согласно 1.12], как это показано на схеме рис. 1.7. Если ядро X находится в состоянии ах, т. е. спин ориентирован по полю, то на ядре А локальное поле повысится, т. е. для резонанса потребуется наложение поля более низкой напряженности, чем в отсутствие ядра X. Таким образом, в спектре ЯМР будет наблюдаться дублетный сигнал ядра А. Расстояние между компонентами дублета (в Гц) и будет константой спин-спинового взаимодействия [c.24]

Диполь-дипольное взаимодействие. Каждая частица с неспаренным электроном является магнитным диполем с моментом [г, который создает локальное магнитное поле. Две частицы — диполи, находящиеся на расстоянии г, взаимодействуют друг с другом, что приводит к расщеплению линии поглощения. В среде, где таких частиц много, происходит уширение линии поглощения, вызванное диполь-дипольным взаимодействием. Обусловленная таким взаимодействием спин спиновая релаксация характеризуется временем Т . Вклад диполь-дипольного взаимодействия в ширину линии спектра ЭПР можно оценить, сняв спектр ЭПР при низкой температуре (например, температуре жидкого азота), когда спин-решеточным взаимодействием можно пренебречь. [c.298]

Заметим теперь, что по оси абсцисс спектра магнитного резонанса записывается напряженность поля, создаваемая магнитом спектрометра, т. е. напряженность поля в зазоре между полюсами магнита. В то же время резонанс происходит тогда, когда условие (10.8) выполняется для поля в точке нахождения резонирующей частицы. Если в этой точке имеется локальное магнитное поле с напряженностью ДЯ, то резонанс будет зафиксирован при значении напряженности внешнего поля Н — АН. Частицы, находящиеся в разных локальных полях, будут поглощать электромагнитное излучение при разных значениях Н, т е. будут регистрироваться в спектре магнитного резонанса в виде разных линий. [c.158]

Ядра и электроны являются заряженными частицами, поэтому они создают вокруг себя электрические поля, а состоящие из них атомы, ионы и многоатомные частицы подвержены действию внешних электрических полей. Кроме того, многие ядра имеют не равный нулю внутренний момент импульса (спин), а электроны к тому же могут иметь отличный от нуля момент импульса, обусловленный их нахождением на соответствующих атомных или молекулярных орбиталях. Наличие у заряженной частицы момента импульса означает, что такая частица является магнитным диполем. Поэтому электроны и многие ядра являются источниками локальных магнитных полей и подвержены действию внешних магнитных полей. Все эти явления оказывают некоторое, иногда существенное влияние на химические свойства атомов и молекул. Вместе с тем они создают интересные возможности для изучения строения атомов и многоатомных систем. [c.87]

Кроме взаимодействия между системой ядерных спинов и решеткой, магнитные ядра системы могут также взаимодействовать друг с другом посредством магнитных полей. Один из путей такого взаимодействия появляется вследствие того, что результирующее магнитное поле в месте расположения какого-либо отдельного ядра состоит не только из внешнего магнитного поля Н , но и слабого локального магнитного поля Я ,ок, создаваемого соседними магнитными ядрами. Так, протон на расстоянии 10 нм создает локальное магнитное поле около 176 А/м. По мере удаления г от ядра напряженность локального магнитного поля быстро падает ( /г ) так что существенное влияние на него могут оказывать только его ближайшие соседи. Но и этого достаточно, чтобы отдельные [c.24]

Таким образом, локальное магнитное поле, в котором оказывается ядро, равно [c.60]

Локальные магнитные поля, соответствующие этим спиновым состояниям, имеют противоположные знаки (Н-Л и — Л), поскольку в одном из них (т = + 4) проекция магнитного момента протона совпадает с направлением приложенного магнитного поля [c.77]

Картина магнитного расщепления по спектрам Мессбауэра часто оказывается довольно сложной, поскольку она определяется двумя значениями магнитных моментов ядер — в основном и возбужденном состояниях — и двумя различными значениями локальных магнитных полей для ядер излучателя и поглотителя. [c.344]

Проявление обменного взаимодействия в спектрах ЭПР. Если парамагнитные частицы находятся в очень близком соседстве, так что электронные облака неспаренных электронов перекрываются, может происходить обмен электронами между отдельными частицами. В жидкой фазе обмен электронами происходит во время столкновений парамагнитных центров. Если частота обмена невелика, обменное взаимодействие приводит к уширению спектра, так как парамагнитные центры находятся в различных быстро изменяющихся локальных полях. Если частота обмена высока, разброс в величинах локальных магнитных полей для разных частиц перестает проявляться. Электрон оказывается в некотором усредненном магнитном поле. Благодаря этому ширина линии уменьшается, происходит так называемое обменное сужение спектра. В условиях быстрого обмена в спектре перестает проявляться и разброс локальных-полей, связанный с различной ориентацией спинов собственных ядер парамагнитных центров. Это приводит к исчезновению сверхтонкой структуры. Так как при обмене осуществляется сильное спин-спиновое взаимодействие, при этом резко уменьшается время релаксации. [c.236]

Влияние локальных магнитных полей на форму спектра ЭПР проявляется в изменении величины Т , которая зависит от расстояния мел<ду парамагнитными центрами. Если отсутствует уширение, вызываемое насыщением Т не слишком велико), и можно пренебречь уширением, связанным с коротким временем жизни спина на верхнем уровне (Г не слишком мало), является единственным параметром, характеризующим спектр ЭПР. [c.236]

Такой тип релаксации обычно сильно проявляется в твердых телах и очень вязких жидкостях, когда взаимодействующие частицы оказываются во множестве локальных полей соседних магнитных диполей. В твердых телах обычно 7 2<с7 ь т. е. спин-спиновое взаимодействие оказывается сильнее спин-решеточного и дает основной вклад в ширину линии. В жидкостях вследствие быстрого движения молекул локальные магнитные поля усредняются и основным вкладом в ширину линии является спин-решеточная релаксация. [c.257]

Одним из факторов, влияющих на такие переходы, является магнитное поле. Это может быть как внешнее магнитное поле, так и локальное магнитное поле, создаваемое расположенным вблизи неспаренного электрона парамагнитным ядром ( Н, С и т. п,). [c.172]

Качественно суть этого явления можно пояснить следующим образом. Если в составе по крайней мере одного из свободных радикалов, образовавшихся в клетке, имеется парамагнитное ядро, расположенное в достаточной близости от неспаренного электрона, то создаваемое этим ядром локальное магнитное поле будет оказывать существенное влияние на скорость взаимных переходов между синглетным и триплетным состояниями пары. При этом ядра в разных спиновых состояниях создают разное магнитное поле и по-разному влияют па скорость этих переходов. Поэтому соотношение продуктов внутриклеточного и внеклеточного превращений будет различным ири разных спиновых состояниях ядер. В простейшем случае, если спии ядра равен 1/2, возможно два ядерных спиновых состояния, В результате одно из этих состояний будет преобладать в продуктах внутриклеточной рекомбинации или внутриклеточного диспропорционирования, а другое — в продуктах внеклеточных превращений свободных радикалов . В магнитном поле, в том числе при записи спектров ЯМР, в одном из продуктов (или в одной группе продуктов) будут преобладать ядра со спинами, ориентированными по направлению магнитного поля, т. е. находящиеся на более низком энергетическом уровне, а в другом продукте (группе продуктов) — ядра, ориентированные против направления поля, т. е, находящиеся на более высоком энергетическом уровне. Таким образом, ядерные [c.174]

Обменное взаимодействие. Если парамагнитные частицы находятся в очень близком соседстве, так что электронные облака неспаренных электронов перекрываются, может происходить обмен электронами между отдельными частицами. В тех случаях, когда частота обмена высока, разброс в величинах локальных магнитных полей для разных частиц перестает проявляться. Электрон оказывается в некотором усредненном магнитном поле. Благодаря этому ширина линии уменьшается, происходит так называемое обменное сужение спектра. Так как при обмене осуществляется сильное спин-спиновое взаимодействие, при этом резко уменьшается время релаксации. [c.98]

Отметим, что быстрое движение парамагнитных частиц, как это происходит, например, в невязкой жидкости, также приводит к усреднению локальных магнитных полей н сужению спектра ЭПР. [c.99]

Далее нада выяснить, какое спин-спиновое взаимодействие приводит к сверхтонкому расщеплению каждого из пиков. Если соседняя группа обладает спином /2 или /2, или 1, то действие локального магнитного поля на резонансный пик приведет к расщеплению его соответственно на дублет, квартет или триплет. Если рядом с протоном или группой протонов находятся другие группы протонов, то спектр будет представлять собой наложение влияния магнитных полей каждой из соседних групп. [c.126]

Можно представить, что каждое ядро помнит ряд других, находящихся в непосредственной близости магнитных ядер или самой молекулы или соседних молекул. Движение соседних ядер относительно наблюдаемого ядра приводит к созданию локальных магнитных полей, действие которых будет испытывать наблюдаемое ядро в момент прецессии относительно поля Но. Так как движение ядер имеет случайный характер, то возникающие электромагнитные поля будут иметь чрезвычайно широкий спектр частот, среди которых найдутся компоненты, совпадающие по направлению с Я и имеющие резонансную частоту. Следует обратить внимание на интенсивности частотных компонент молекулярных движений, имеющих частоты, совпадающие с частотой ядерного резонанса, удвоенной частотой резонанса и равной нулю. [c.58]

Спи и- спиновая релаксация — это процесс, прн котором происходит переход спина с верхнего уровня на нижний, а выделяющаяся при этом энергия безызлучательно передается какому-либо другому спину, находящемуся на нижнем уровне. Спин, получивший энергию, переходит на верхний уровень. Вследствие этого процесса происходит перераспределение энергии по всей спиновой системе. В основе спин-спинового взаимодействия лежит тот факт, что в любой реальной системе парамагнитная частица находится не только во внешнем магнитном поле, но также подвергается воздействию локальных магнитных полей, создаваемых соседними парамагнитными центрами. Спин-спиновая релаксация характеризуется, аналогично спин-решеточной релаксации, временем спин-спиновой релаксации T a T a — среднее время жизни спина на верхнем уровне, обусловленное спин-спиновой релаксацией. Аналогичным образом может быть определено и — как среднее время жизни спина на верхнем уровне, обусловленное спин-решеточной релаксацией, [c.234]

Согласно (10.8) поглощение излучения с определенной частотой V должно происходить при строго определенном значении магнитной индукции и тем самым напряженности магнитного поля Н. Однако практически линии спектрах магнитного резонанса имеют конечную ширину и могут для одних и тех же резонирующих частиц, напр+1мер для одних и тех же ядер, соответствовать разным значениям //, а в некоторых специальных случаях расщепляться на несколько линий. Важнейшим фактором, обусловливающим эти эффекты, является существование в окрестности резонирующих частиц локальных магнитных полей. Такие поля могут создаваться, во-первых, соседними парамагнитными центрами (неспаренными электронами, ядрами с не равным нулю спином). Во-вторых, как указывалось в 5.4, при действии внешнего магнитного поля на электронные оболочки возникает небольшое встречное магнитное поле, приводящее к появлению у веществ диамагнитных свойств. Это поле несколько ослабляет действие внешнего поля и, в частности, несколько экранирует от внешнего поля парамагнитные ядра (создает диамагнитное экранирование ядер). [c.158]

Ядра изолированы от окружающей их решетки электронными оболочками и не могут отдать избыточную энергию путем соударений. Вероятность спонтанного (самопроизвольного) излучения в радиоволновом диапазоне ничтожно мала (например, время жизни протона в возбужденном состоянии равно лет). Существует, однако, безызлучательный путь отдачи энергии ядрами, называемый релаксацией. Дело в том, что в каждом образце, содержащем магнитные ядра, возникают слабые флуктуирующие (хаотически меняющиеся) локальные магнитные поля, обусловленные межмолекулярными и внутримолекулярными движениями. Эти магнитные поля содержат весь спектр колебаний, в том числе и тех, которые совпадают с частотой ларморовой прецессии магнитных ядер данного изотопа. Соответствующая компонента этого локального поля может вызвать переход того или иного прецессирующего ядра с верхнего уровня на нижний путем резонансного взаимодействия с ним. Энергия этого перехода передается элементам решетки в виде дополнительной поступательной, вращательной или колебательной энергии, т. е. превращается в тепловую энергию образца. Такой процесс охлаждения ядерных спинов называется спин-решеточной релаксацией. Он будет происходить довольно часто, поскольку, как показывает расчет, вероятность вынужденного излучения или ядерного магнитного резонанса велика (в противоположность спонтанному излучению). Система возбужденных ядер получает возмож- [c.22]

Подобно магнитным ядрам электроны, имеющие спин и магнитный момент х = —7,421 10 Дж м/А, который можно найти по формуле = —gps, прецессируют во внешнем магнитном поле Но- Эту прецессию можно аппроксимировать как появление локального электронного тока, тока в микроскопическом витке провода, охватывающем ядра атома. В результате этого электроны, окружающие ядро, экранируют его, так что суммарное, локальное магнитное поле Я ок, которое испытывает ядро, несколько отличается от поля Но, приложенного извне. Если ограничиться воздействием только своего ( своих ) электрона, то можно показать, что возникающее в результате электронной прецессии вторичное, индуцированное магнитное поле Яинд в месте расположения ядра имеет направление, противоположное внешнему полю, а его напряженность прямо пропорциональна напряженности [c.59]

Контактный и псевдоконтактный сдвиг. Особенности спектров ЯМР парамагнитных комплексов обусловлены тем, что центральным парамагнитный ион (ПИ) создает локальное магнитное поле вблизи магнтных ядер лиганда. Поскольку магнитный момент алектрона примерно в 10 раз превышает магнитный момент ядра, локальное магнитное поле может достигать Ю Э. В результате сигналы резко смещаются и уширяются. Г сли электронная релаксация медленная и нет быстрого обмена исследуемых ядер в сфере парамагнитного иона, должны наблюдаться два резонансных сигнала, соответствуюи1ие значениям электронного спина /2- Но из-за н. большого смещения и уширения исследование спектра ЯМР в этом случае становится практически невозможным, более информативен спект ) ЭПР. [c.297]

Важнейшим фактором, приводящим в зависимости от ситуации к расщеплению, смещеншо или уширению линий, является сущест-Еовапие локальных магнитных полей вблизи резонирующих частиц. [c.40]

Локальные магнитные поля могут создаваться парамагнитными частицами, окружающими резонирующую молекулу пли свободный радикал. Однако в этом случае ориентация парамагнитных частнц относительно резонирующей частицы не имеет дискретного характера. Следовательно, поглощение может наблюдаться в некотором диапазоне значений В, близких к величине hv/g , что будет проявляться в уширении линии магнитного резонанса. Это уширение называют диполь-дипольным уширенпем, так как оно связано с взаимодействием резонирующего магнитного диполя с окружающими диполями. При этом локальные иоля проявляют себя лип1Ь в случае, если время пребывания резонирующей частицы в каждом локальном поле соизмеримо или больше 1/у. Рхли же это время существенно меньше из-за быстрого движения, например вращения, резонирующей частицы, то за время одного периода колебания падающего электромагнитного излучения локальные поля усреднятся и не будут искажать внешнее магнитное поле В. Таким образом, диполь-дипольное уширение характерно для относительно малоподвижных частиц, например для частиц твердого тела, для [c.43]

Действие локального магнитного поля, создаваемого соседними ядрами, проявляется в существовании так называемого магнитного изотопного эффекта — влияние спина ядра на изотопный состав продуктов внутриклеточной рекомбинации и внеклеточных превращении. Например, при фотохимическом разложении дибензилкето 1а [c.174]

Проявление обменного взаимодействия в спектрах ЭПР. Если парамагнитные частицы находятся в очень близком соседстве, так что электронные облака неспаренных электронов перекрываются, может происходить обмен электронами между отдельными частицами. В жидкой фазе обмен электронами происходит во время столкновений. Если частота обмена невелика, обменное взаимодействие приводит к уншрению спектра, так как парамагнитные центры находятся в различных изменяющихся локальных магнитных полях. Если частота обмена высока, разброс в величинах локальных магнит- [c.22]

Мы уже упоминали, что вектор макроскопической ядерной намагниченности М представляет собой векторную сумму индивидуальных ядерных моментов. Молекулярное движение этих ядерных моментов обусловливает возникновение флуктуирующих локальных магнитных полей Нл, взаимодействие которых с вектором М определяет его релаксацию. Рассмотрение взаимодействия вектора намагничеппости М с вектором магнитного поля одного ядерного момента Нл удобно провести во вращающейся системе координат (см. рис, 2,16). Ось [c.58]