В данной работе в качестве образов исследования служат образцы воды с примесью парамагнитной соли CuSO4 различной концентрации С. В трех образцах концентрация соли С1, С2, С3 является величиной известной, а в одном Сх – нет. В качестве резонансных ядер служат ядра водорода 1Н – протоны. Резонансная частота спектрометра – 25 МГц. Длительность 90°-импульса – 3 мкс.
1. Методом спинового эхо с помощью последовательности импульсов 90° – t – 180° (последовательности Хана) измерить время поперечной релаксации Т2 во всех образцах. Для этого в каждом из образцов измерить начальную амплитуду сигнала индукции А0 после 90°-импульса (t=0) и амплитуды сигналов эхо в моменты t = 2t. Раздвижку t (не менее 10 различных значений) варьировать в таких пределах, чтобы амплитуда сигналов эхо изменялась не менее, чем в десять раз от начального значения А0. Для каждого из образцов построить график зависимости lnA от t и по тангенсу угла наклона определить время Т2. Оценить ошибку измерения.
2. Методом восстановления намагниченности – с помощью импульсной последовательности 90° – t – 90° измерить время спин-решеточной релаксации Т1 во всех образцах исследования. Для этого в каждом из образцов сделать следующее: а) выключить первый импульс в серии и измерить амплитуду сигнала индукции после второго 90°-импульса A∞, б) включить первый импульс и измерить амплитуду сигнала индукции Аt после второго импульса серии. Раздвижку t (не менее 10 различных значений) варьировать в таких пределах, чтобы амплитуда минимального сигнала индукции отличалась не менее, чем в десять раз от значения A∞. Для каждого из образцов построить график зависимости ln(A∞ _ Аt) от t и по тангенсу угла наклона определить время Т1. Оценить ошибку измерения.
3. На одном и том же графике построить две зависимости 
и 
(по оси ординат – 
или 
, а по оси абсцисс – С) для образцов с известной концентрацией парамагнитной соли С1, С2, С3. Методом наименьших квадратов обработать зависимости и как 
и 
и определить величины а и b и их ошибки. В соответствии с полученными значениями а и b на графиках построить прямые и . Из этих графиков найти неизвестную концентрацию соли Сх и определить среднее значение 
.
4. По построенным графикам и (экспериментальные точки) и и (прямые линии) оценить соответствие полученных результатов с теорией ядерной магнитной релаксации.
В отчет о проделанной работе входят:
1. Таблицы зависимостей А от t при измерении Т2 и Т1.
2. Графики зависимостей lnA от t и ln (A∞ _ At) от t
3. Таблица вычисленных значений времен релаксации Т1 и Т2 с указанием доверительного интервала.
4. Графики зависимостей и (экспериментальные точки) и и (прямые линии).
5. Найденное значение .
6. Интерпретация полученных результатов.
7. Выводы.
Контрольные вопросы
1. Что называется ядерным магнитным резонансом (ЯМР)?
2. В каких системах наблюдается ЯМР?
3. Как связан магнитный момент ядра с моментом количества движения?
4. Какую энергию приобретает изолированное ядро с магнитным моментом m в магнитном поле напряженностью 
?
5. Как перейти от неподвижной системы координат к вращающейся?
6. Что называют ядерной магнитной релаксацией?
7. Какие виды магнитных релаксаций существуют и какова их природа?
8. Что представляет собой сигнал свободной индукции?
9. С помощью каких последовательностей можно измерить время спин-решеточной релаксации Т1? Изложить методику измерения времени Т1.
10. В чём заключается метод спинового эха? Изложить методику измерения времени релаксации поперечной намагниченности.
Литература
1. Абрагам А. Ядерный магнетизм. М.: ИЛ, 1963, 552 C.
2. Фаррар Т., Беккер Э. Импульсная и фурье-спектроскопия ЯМР. М.: Мир, 1973, 164 С.
3. Практикум по магнитному резонансу: Учеб. пособие / Под ред. В.И. Чижика. СПб.: СПбУ, 2003, 184 С.
4. Вашман А. А., Пронин И.С. Ядерная магнитная релаксация и ее применение в химической физике. М.: Наука, 1979, 236 С.
5. Лундин А. Г., Федин Э.И. Ядерный магнитный резонанс. Основы и применения. Новосибирск: Наука, 1980, 192 С.
6. Дж. Робертс Ядерный магнитный резонанс. М.: ИЛ, 1961, 132 С.
7. В.И. Чижик. Ядерная магнитная релаксация: Учеб. пособие. СПб.: СПбУ, 2004, 388 С.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N2
