Ядерный Магнитный Резонанс Презентация' title='Ядерный Магнитный Резонанс Презентация' />12 Явление ядерного магнитного резонанса ЯМР, открытое в 1945 г. Ф. Блохом и Э. Парселом Нобелевская премия по физике, 1952г. Явления ЯМР. Явление ЯМР можно наблюдать только для ядер с ненулевым спиновым квантовым числом I. Ядерный магнитный резонанс. Презентации к курсу лекций по ЯМР. Новость Лекция 1. Магнитная радиоскопия ЯМР, ЭПР. PDF, 1,10 Мб. Темы История метода магнитного. Вращающийся заряд ядра с ненулевым спином, например, 1H или 13C, создает магнитное поле. Магнитное поле создаваемое на ядре с проекцией. ЯМР для чайников, или Десять основных фактов о ядерном магнитном резонансе Троицкий вариант Наука. Суть явления. Прежде всего надо заметить, что хотя в названии этого явления присутствует слово ядерный, к ядерной физике ЯМР никакого отношения не имеет и с радиоактивностью никак не связан. Если говорить о строгом описании, то без законов квантовой механики никак не обойтись. Согласно этим законам, энергия взаимодействия магнитного ядра с внешним магнитным полем может принимать только несколько дискретных значений. Если облучать магнитные ядра переменным магнитным полем, частота которого соответствует разнице между этими дискретными энергетическими уровнями, выраженной в частотных единицах, то магнитные ядра начинают переходить с одного уровня на другой, при этом поглощая энергию переменного поля. В этом и состоит явление магнитного резонанса. Это объяснение формально правильное, но не очень наглядное. Есть другое объяснение, без квантовой механики. Магнитное ядро можно представить как электрически заряженный шарик, вращающийся вокруг своей оси хотя, строго говоря, это не так. Согласно законам электродинамики, вращение заряда приводит к появлению магнитного поля, т. Если этот магнитный момент поместить в постоянное внешнее поле, то вектор этого момента начинает прецессировать, т. Сигналы Точного Времени Кв. Таким же образом прецессирует вращается вокруг вертикали ось юлы, если ее раскрутить не строго вертикально, а под некоторым углом. В этом случае роль магнитного поля играет сила гравитации. Затем, если кроме постоянного внешнего магнитного поля на ядро будет воздействовать переменное магнитное поле, то ядро начинает взаимодействовать с этим полем  оно как бы сильнее раскачивает ядро, амплитуда прецессии увеличивается, и ядро поглощает энергию переменного поля. Однако это будет происходить только при условии резонанса, т. Это похоже на классический пример из школьной физики  марширующие по мосту солдаты. Если частота шага совпадает с частотой собственных колебаний моста, то мост раскачивается вс сильнее и сильнее. Экспериментально это явление проявляется в зависимости поглощения переменного поля от его частоты. KbmsHWr1jQoVIMXhL57i2PRyBdT8vwDgfekU4l/slide-9.jpg' alt='Ядерный Магнитный Резонанс Презентация' title='Ядерный Магнитный Резонанс Презентация' />В момент резонанса поглощение резко возрастает, а простейший спектр магнитного резонанса выглядит вот так. Фурье спектроскопия. Первые ЯМР спектрометры работали именно так, как описано выше образец помещался в постоянное магнитное поле, и на него непрерывно подавалось радиочастотное излучение. Затем плавно менялась либо частота переменного поля, либо напряженность постоянного магнитного поля. Поглощение энергии переменного поля регистрировалось радиочастотным мостом, сигнал от которого выводился на самописец или осциллограф. Но этот способ регистрации сигнала уже давно не применяется. Ядерный Магнитный Резонанс Презентация' title='Ядерный Магнитный Резонанс Презентация' />В современных ЯМР спектрометрах спектр записывается с помощью импульсов. Магнитные моменты ядер возбуждаются коротким мощным импульсом, после которого регистрируется сигнал, наводимый в РЧ катушке свободно прецессирующими магнитными моментами. Этот сигнал постепенно спадает к нулю по мере возвращения магнитных моментов в состояние равновесия этот процесс называется магнитной релаксацией. Спектр ЯМР получается из этого сигнала с помощью Фурье преобразования. Это стандартная математическая процедура, позволяющая раскладывать любой сигнал на частотные гармоники и таким образом получать частотный спектр этого сигнала. Этот способ записи спектра позволяет значительно понизить уровень шумов и проводить эксперименты намного быстрее. Однако таких импульсов, разной длительности, амплитуды, с разными задержками между ними и т. Ядерный Магнитный Резонанс Презентация' title='Ядерный Магнитный Резонанс Презентация' />Тем не менее, практически все эти импульсные последовательности оканчиваются одним и тем же  записью сигнала свободной прецессии с последующим Фурье преобразованием. Магнитные взаимодействия в веществе. Сам по себе магнитный резонанс остался бы не более чем занятным физическим явлением, если бы не магнитные взаимодействия ядер друг с другом и с электронной оболочкой молекулы. Эти взаимодействия влияют на параметры резонанса, и с их помощью методом ЯМР можно получать разнообразную информацию о свойствах молекул  их ориентации, пространственной структуре конформации, межмолекулярных взаимодействиях, химическом обмене, вращательной и трансляционной динамике. Благодаря этому ЯМР превратился в очень мощный инструмент исследования веществ на молекулярном уровне, который широко применяется не только в физике, но главным образом в химии и молекулярной биологии. В качестве примера одного из таких взаимодействий можно привести так называемый химический сдвиг. Суть его в следующем электронная оболочка молекулы откликается на внешнее магнитное поле и старается его экранировать  частичное экранирование магнитного поля происходит во всех диамагнитных веществах. Это означает, что магнитное поле в молекуле будет отличаться от внешнего магнитного поля на очень небольшую величину, которая и называется химическим сдвигом. Однако свойства электронной оболочки в разных частях молекулы разные, и химический сдвиг тоже разный. Соответственно, условия резонанса для ядер в разных частях молекулы тоже будут отличаться. Это позволяет различать в спектре химически неэквивалентные ядра. Например, если мы возьмем спектр ядер водорода протонов чистой воды, то в нем будет только одна линия, поскольку оба протона в молекуле H2. O совершенно одинаковы. Но для метилового спирта СН3. ОН в спектре будет уже две линии если пренебречь другими магнитными взаимодействиями, поскольку тут есть два типа протонов  протоны метильной группы СН3 и протон, связанный с атомом кислорода. По мере усложнения молекул число линий будет увеличиваться, и если мы возьмем такую большую и сложную молекулу, как белок, то в этом случае спектр будет выглядеть примерно так. Магнитные ядра. ЯМР можно наблюдать на разных ядрах, но надо сказать, что далеко не все ядра имеют магнитный момент. Часто бывает так, что некоторые изотопы имеют магнитный момент, а другие изотопы того же самого ядра  нет. Всего существует более сотни изотопов различных химических элементов, имеющих магнитные ядра, однако в исследованиях обычно используется не более 1. Для каждого ядра есть свое характерное соотношение магнитного поля и частоты прецессии, называемое гиромагнитным отношением. Для всех ядер эти отношения известны. По ним можно подобрать частоту, на которой при данном магнитном поле будет наблюдаться сигнал от нужных исследователю ядер. Самые важные для ЯМР ядра  это протоны. Их больше всего в природе, и они имеют очень высокую чувствительность. Для химии и биологии очень важны ядра углерода, азота и кислорода, но с ними ученым не очень повезло наиболее распространенные изотопы углерода и кислорода, 1. С и 1. 6О, магнитного момента не имеют, у природного изотопа азота 1. N момент есть, но он по ряду причин для экспериментов очень неудобен. Есть изотопы 1. 3С, 1. N и 1. 7О, которые подходят для ЯМР экспериментов, но их природное содержание очень низкое, а чувствительность очень маленькая по сравнению с протонами. Поэтому часто для ЯМР исследований готовят специальные изотопно обогащенные образцы, в которых природный изотоп того или иного ядра замещен на тот, который нужен для экспериментов. В большинстве случаев эта процедура весьма непростая и недешевая, но иногда это единственная возможность получить необходимую информацию. Электронный парамагнитный и квадрупольный резонанс. Говоря про ЯМР, нельзя не упомянуть о двух других родственных физических явлениях  электронном парамагнитном резонансе ЭПР и ядерном квадрупольном резонансе ЯКР.