skanuj0119 (3)

2011-10-17

PRECESJA JĄDER MAGNETYCZNYCH W POLU MAGNETYCZNYM

Proton można przedstawić jako wirującą kulką mającą moment magnetyczny p.

W nieobecności pola magnetycznego momenty magnetyczne jąder przyjmują położenia dowolne. Pole magnetyczne usiłuje ustawić je równolegle do linii sil, jednakże obecnoić własnego momentu pądu protonów powoduje, że skutkiem działania pola jest ruch precesyjny.

Oś wirowania protonów sama z kolei wiruje, zakreślając stożek, w którego wierzchołku leży proton. Analogiczny ruch precesyjny wykonuje np. dziecięcy bąk w polu grawitacyjnym, gdy oś jego wirowania nie pokrywa się z liniami sił pola.

Częstość precesji v_u zwana częstością Larmora, wynosi V_Ł »(y/2*)B₀

To wyrażenie na częstość precesji protonów jest identyczne z wyrażeniem na częstość promieniowania potrzebnego do wzbudzenia przejść pomiędzy poziomami energetycznymi. Zatem przejścia między tymi poziomami (absorpcję lub emisję energii) można zaobserwować jedynie wówczas, gdy próbkę naświetli się promieniowaniem elektromagnetycznym Bq o częstości równej częstości precesji v_L.

Jest to typowy warunek rezonansu._

.    WH

; f

tr t

Ns.

\

£

BUDOWA SPEKTROMETRU

W pierwszych komercyjnych spektrometrach, jakie pojawiły się w latach 50-tych XX wieku, wykorzystywane były magnesy stale lub elektromagnesy generujące pola magnetyczne o natężeniu 1.41,1.87,2.20 lub 2.35T, co odpowiada częstości rezonansowej protonu 60,80,90 i 100MHz.    «*■

Konieczność zwiększenia czułości pomiaru i spektralnej zdolności rozdzielczej wymusiła zmiany w konstrukcji spektrometrów, a aparaty 300*600 MHz sa dzisiaj w powszechnym użyciu.

W każdym ze spektrometrów generującym pole powyżej 2.35T (100 MHz) wykorzystany jest magnes nadprzewodzący (solenoid), chłodzony ciekłym helem.

Badana próbka (zwykle rozpuszczona w deuterowanym rozpuszczalniku i przeniesiona do probówki o średnicy 5 mm) umieszczona jest w sondzie pomiarowej, wyposażonej w cewki transmitera (nadajnika) i odbiornika oraz urządzenie umożliwiające obrót probówki wokół jej osi pionowej (splnner) w celu uśredniania niejednorodności pola magnetycznego.

Schemat spektrometru CW NUR (metoda fali ciągłej).

A-badana próbka, B-cewka transmitera. C-cewfci przemielania, D-cewka odbiornika. E-magnes

Widmo protonowe, zarejestrowane metodą CW bądź metodą FT przy stałym polu magnetycznym, zawiera wiele sygnałów, których pole powierzchni jest proporcjonalne do liczby równocennych protonów.

Powierzchnia pików jest mierzona za pomocą elektronicznego integratora, który poprztz odpowiednią liczbę kroków wyznacza wysokości proporcjonalne do powierzchni pików.

Liczba protonów wyznaczona poprzez caMcowanie sygnałów jest wykorzystywana do:

-    określania lub potwierdzania struktury molekuła mej,

-    znalezienia położenia ukrytych sygnałów,

-    oznaczenia czystości próbki.

-    analizy ilościowej.

Położenie pików (przesunięcia chemiczne) określa się w jednostkach częstości względem sygnału wzorca.

Schematyczny diagram spektrometru impulsowego z transformacją Fouriera i magnesem nadprzewodzącym.

Sonda pomiarowa jest umieszczona wzdłuż oei z magnesu chłodzonego ciekłym helem, który jest otoczony ciekłym azotem zamkniętym w dużym naczyniu Dewara.

2