Спектроскопія ядерного магнітного резонансу

1.

СПЕКТРОСКОПІЯ
ЯДЕРНОГО МАГНІТНОГО
РЕЗОНАНСУ
(ЯМР)
1

2.

http://iht.univ.kiev.ua/uk/library/e-books/elektronni-metodichni-posibniki
2

3.

Ядерний магнітний резонанс (ЯМР) –
спектроскопічний метод дослідження, що
базується на поглинанні магнітними ядрами
електромагнітного випромінювання
радіочастотного діапазону.
Обов’язковою умовою є наявність
постійного магнітного поля,
в яке поміщають зразок, що досліджується
3

4.

m=gP
m – вектор магнітного моменту, Р – вектор механічного
моменту, g – гіромагнітне відношення
4

5.

Рівні енергії магнітного ядра вироджені. Виродження знімається у
магнітному полі.
Кількість рівнів енергії визначається спіновим квантовим числом І
(2І + 1)
5

6.

Ізотоп
СПІН
І
Природний вміст
( %)
Гіромагнітне
Відношення
107 рад Т-1с-1
1H
1/2
99.98
26.7519
3H
1/2
0
28.5350
2H
1
0.015
4.1066
13C
1/2
1.11
6.7283
15N
1/2
0.37
-2.7126
19F
1/2
100.00
25.1815
29Si
1/2
4.7
-5.3190
31P
1/2
100.00
10.8394
119Sn
1/2
8.58
-10.0318
195Pt
1/2
33.80
5.8383
14N
1
99.63
1.9338
10B
3
19.58
2.8747
11B
3/2
80.42
8.5847
6

7.

Поведінку магнітного ядра в магнітному полі можна описати як
прецесію. Зображати її зручно за допомогою векторної моделі.
= g B0
– кутова частота прецесії, В0 – магнітна індукція
7

8.

Енергія може поглинатися тільки
за рахунок впливу електромагнітного поля,
частота якого відповідає частоті Ларморової прецесії ядер
DE = hn = hgB0/2p
n = gB0/2p
Населеність енергетичних рівнів підкоряється статистиці Больцмана
Na/Nb = eDE/RT
8

9.

Макроскопічна ядерна намагніченість –
сумарний вектор, що враховує всі магнітні ядра зразка
9

10.

Система координат, що обертається, дозволяє спростити аналіз
поведінки магнітних ядер в постійному магнітному полі
при одночасній дії радіочастотного випромінювання
10

11.

11

12.

Дія радіочастотного випромінювання призводить до повороту вектора
макроскопічної ядерної намагніченості в системі координат, що обертається
з ларморовою частотою
q = t = gB1t
12

13.

Реєстрація сигналу в котушці, перпендикулярній лініям постійного
магнітного поля, дає криву, що спадає з часом –
спад вільної індукції (СВІ)
13

14.

Фур’є перетворення СВІ: спектр ЯМР
f( ) = Sf(t)ei tdt
14

15.

Типова форма сигналу ЯМР – крива Лоренца
15

16.

Так виглядає сучасний прилад ЯМР
16

17.

А так виглядає типовий ЯМР-спектр на ядрах 1Н
17