к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Э Ю Я

Спиновое эхо

Спиновое эхо - явление повторного возникновения сигналов ядерной или электронной магн. индукции, обусловленное фазировкой спиновых магн. моментов под действием радиочастотных импульсов. Простейший вид С. э. открыт Э. Ханом (Е. Hahn) в 1950. Образец, содержащий ядра со спином и гиромагн. отношением, помещают в пост. магн. поле Н и подвергают действию радиочастотных импульсов линейно поляризованного магн. поля, удовлетворяющего условиям ядерного магнитного резонанса (ЯМР): ;. Удобно перейти в систему координат, вращающуюся с частотой w вокруг оси в ту же сторону, что и ларморовская прецессия ядерных спинов. В этой системе координат циркулярно поляризованная в указанном направлении компонента радиочастотного поля становится статической и определяет направление оси х. Равновесная ядерная намагниченность М, первоначально направленная вдоль Н, после включения поля Н₁ начинает прецессировать вокруг него с угл. частотой и через время оказывается направленной вдоль оси у (рис., а). В этот момент первый импульс РЧ-поля (-импульс) выключается.

Спиновое эхо в неоднородном магнитном поле (вращающаяся система координат): а - поворот намагниченности М под действием-импульса; б - расфазировка спинов, имеющих различные частоты прецессии, и их повторная фазировка после -импульса.

Последующая прецессия вектора М вокруг Н в плоскости ху наводит в приёмной катушке спектрометра ЯМР сигнал свободной индукции. Со временем этот сигнал затухает (поперечная релаксация), т. к. ядерные спины находятся в разных локальных магн. полях и, как следствие, имеют различающиеся частоты прецессии. Это связано как с неоднородностью внеш. магн. поля Я, так и с внутр. магн. полями, создаваемыми ядрами друг на друге. Эфф. время поперечной релаксации , где DH - ширина линии ЯМР. Если локальные поля постоянны во времени (напр., обусловлены неоднородностью поля Н), то прецессия спинов оказывается обратимой и возможно наблюдение С. э. На рис. (б)показаны траектории движения двух ядерных спинов. Угл. частоты их прецессии отличаются от со на малые величины и равны соответственно и , поэтому во вращающейся системе координат они поворачиваются в плоскости ху за время т на углы иот оси у. Если теперь подать на оОразец второй радиочастотный импульс, аналогичный первому, но с длительностью t₂ = 2t₁ (-импульс), то спины повернутся вокруг оси х на угол и займут положения и . Двигаясь затем с прежними угл. скоростями и в том же направлении, оба спина спустя время t после второго импульса одновременно достигнут направления -у, т. е. произойдут фазировка ядерных магн. моментов и повторное появление сигнала индукции. Описанный механизм С. э. действует при условии t₁,, что эквивалентно требованию.

В действительности восстановление сигнала свободной индукции методом С. э. не может быть полным: потери обусловлены зависящими от времени внутр. локальными полями. Зависимость величины сигнала С. э. от времени позволяет измерять истинное время поперечной релаксации Т₂. Так же исследуют структуру спектров ЯМР, скрытую неоднородным уширением.

Существуют разл. модификации описанного варианта С. э. Трёхимпульсное С. э. делает возможным измерять наряду с Т₂ время продольной релаксации Т₁. Многоимпульсные когерентные методы позволяют на неск. порядков повысить чувствительность и разрешающую способность ЯМР-спектроскопии.

Методы С. э. используют также в ядерном квадрупольном резонансе и электронном парамагнитном резонансе, хотя при этом трудно выполнить условие . Большим своеобразием отличается С. э. в ферромагнетиках и антиферромагнетиках.

Явления, аналогичные С. э., характерны и для систем иной природы, обладающих дискретным набором квантовых энергетич. уровней, уширенных статическими случайными полями. Известны, в частности, фотонное эхо ,поляризац. эхо, фононное эхо и др.

Литература по спиновому эху

Фаррар Т., Беккер Э., Импульсная и фурьеспектроскопия ЯМР, пер. с англ., М., 1973;
Салихов К. М., Семенов А. Г., Цветков IO. Д., Электронное спиновое эхо и его применение, Новосиб., 1976;
Уо Дж., Новые методы ЯМР в твердых телах, пер. с англ., М., 1978.

В. А. Ацаркин

к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

Знаете ли Вы, что низкочастотные электромагнитные волны частотой менее 100 КГц коренным образом отличаются от более высоких частот падением скорости электромагнитных волн пропорционально корню квадратному их частоты от 300 тысяч кмилометров в секунду при 100 кГц до примерно 7 тыс км/с при 50 Гц.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира