Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Естествознание arrow Общая физика
Посмотреть оригинал

Возможности ядерного квадрупольного резонанса

Ядерный квадруполъный резонанс (ЯКР) — это резонансное поглощение электромагнитного излучения веществом, обусловленное квантовыми переходами между ядерными уровнями энергии, образующимися в результате взаимодействия квадрупольного момента ядра, с градиентом внутрикристаллического электрического поля. ЯКР проявляется при взаимодействии неоднородного электрического поля электронов с электрическим квадрупольным моментом ядра, возникающим из- за асферичности распределения зарядовой плотности в ядрах (см. подраздел 9.2.2). Квадрупольное взаимодействие приводит к изменению энергетических состояний, соответствующих различным пространственным ориентациям спина ядра относительно кристаллографических осей в веществе. Радиочастотное электромагнитное поле вызывает магнитные дипольные переходы между подуровнями основного уровня, что обнаруживается как резонансное поглощение (или испускание в зависимости от применяемой экспериментальной методики) энергии этого поля. Так как энергия квадрупольного взаимодействия изменяется в довольно широких пределах в зависимости от свойств ядра и структуры кристалла, то и частоты ЯКР лежат в широком радиочастотном диапазоне от сотен килогерц до тысяч мегагерц.

Ядро, обладающее квадрупольным моментом eQ (см. подраздел 9.2.3), взаимодействует с градиентом внешнего (по отношению к ядру) электрического поля, определяемым параметром асимметрии

г| _ ЯххЯуу_ ^ ^ _ компоненты градиента), который содержит

Qzz

информацию о ядерном окружении — структуре молекул и может быть определен из ЯКР-эксперимента. Так, для иона NH4 в разных веществах при замещении двух атомов водорода на атомы углерода он меняется от 0 до 1, что легко регистрируется в ЯКР-спектре.

В науке и технике ЯКР используется не так широко, как ЯМР. Вместе с тем он в экспериментальном плане проще, чем ЯМР, хотя бы потому, что не требует использования внешнего магнитного поля. Метод ЯКР обладает большими возможностями в исследованиях твердых тел, главным образом — кристаллов. Можно выделить четыре группы применения ЯКР: исследования электронной плотности в молекулах, в частности, изменения в заселенности орбиталей при комплек- сообразовании и замещениях, исследование динамики молекулярных движений таких, как переориентация, вращение атомных группировок, заторможенное вращение, исследование фазовых превращений, обнаружение и исследование дефектов и смешанных кристаллов.

Метод ЯКР применяется в ядерной физике для определения ква- друпольных моментов ядер. В кристаллохимии ЯКР дает информацию о симметрии и строении кристаллов, степени упорядоченности макромолекул, их движении и характере химической связи. Методом ЯКР можно определить число структурно-неэквивалентных атомов с ненулевым квадрупольным моментом. Если в методе ЯМР структура вещества обусловливает только уширение и расщепление линий на компоненты, то в ЯКР она определяет сами резонансные частоты. Так как для ЯКР характерна сильная зависимость ширины спектральных линий от концентрации дефектов в кристаллах, то измерение ширины линии позволяет изучать внутренние напряжения в кристалле, присутствие примесей и явления упорядочения.

Измерения ЯКР обладают большим спектральным разрешением, избирательностью и быстротой получения информации (как говорят, экспрессностью). В последнее время распространенным стал дистанционный (удаленный от прибора) контроль воздуха на присутствие в нем различных соединений азота с помощью ЯКР.

 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы