Разработка методов ЯКР-спектроскопии для определения параметров квадрупольного взаимодействия в твердых телах

• Автор: Золотарев, Иван Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 127 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КВАДРУПОЛЬНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
1.1. Способы наблюдения квадрупольного спинового эха
1.2. Методы определения параметра асимметрии градиента электрического поля
1.3. Релаксационные измерения в ЯКР
2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Двухчастотный импульсный спектрометр ядерного квадрупольного резонанса
2.2. Методика измерений
3. ВОЗБУЖДЕНИЕ КВАДРУПОЛЬНОЙ СПИН-СИСТЕМЫ ИМПУЛЬСНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬЮ С РАССТРОЙКОЙ
ЧАСТОТЫ
3.1. Спиновое эхо в ЯКР
3.2. Квадрупольное спиновое эхо для ядер с
полуцелым спином
3.3. Возбуждение квадрупольной спин-системы импульсной последовательностью с различными частотами заполнения радиоимпульсов
4. НУТАЦИОННЫЙ ЯКР
4.1. Теория нутационного ЯКР
4.2. Определение параметра асимметрии методом
нутационного ЯКР
4.3. Нутационный ЯКР при двухчастотном воздействии на квадрупольную спин-систему
5. ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕН РЕЛАКСАЦИИ КВАДРУПОЛЬНОЙ СПИН-СИСТЕМЫ
5.1. Нутационная релаксометрия
5.2. Определение релаксационных констант многоуровневой квадрупольной спин-системы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Эффект ядерного квадрупольного резонанса (ЖР) обусловлен взаимодействием сферически несимметричного ядра атома с неоднородным электрическим полем окружающих его электронов. При этом мерой отклонения распределения заряда ядра от сферического является ядерный электрический квадрупольный момент; мерой неоднородности электрического поля - градиент напряженности электрического ПОЛЯ.
Явление ЯКР наблюдается в ряде кристаллических веществ, содержащих атомы, ядра которых обладают электрическим квадрупольным моментом. Уровни энергии квадрупольных ядер и частоты резонансных переходов между ними определяются величиной градиента внутримолекулярного и кристаллического электрического поля в местах расположения ядер. Экспериментально измеряемыми параметрами являются частоты, интенсивности и ширины линий ЯКР, времена продольной и поперечной релаксации. Ядра, обладающие электрическим квадрупольным моментом, являются своеобразными зондами, позволяющими получать информацию о величине и динамике внутрикристаллических полей.
Метод ЯКР с успехом применяется при изучении кристаллической структуры и молекулярной динамики, структурных фазовых переходов, природы химической связи, межмолекулярных взаимодействий, дефектов кристаллической решетки и других микроскопических свойств твердых тел.
Эффекты Штарка, Зеемана, зависимости частоты линии ЯКР от температуры и давления дают возможность применять кристаллы в целом в качестве параметрических датчиков состояния окружающей их среды.

Выводы
1. Все перечисленные способы наблюдения квадрупольного спинового эха относятся к возбуждению достаточно узких линий (<20 кГц), что не позволяет их использование для исследования образцов с широкими линиями. Одни из этих способов используют возбуждение спин-системы на резонансной частоте, другие на частоте отличной (в пределах ширины линии) от резонансной.
2. Определение параметра асимметрии в образцах содержащих ядра со спином 3/2 является важной задачей, поскольку из чистого квадрупольного спектра не удается раздельно определять ц и параметр квадрупольного взаимодействия. Большинство методик разработанных для определения параметра асимметрии в образцах со спином 3/2 требуют применения внешнего магнитного поля. Методика двумерной спектроскопии ЯКР позволяет определять параметр асимметрии без применения внешнего магнитного поля, которая была реализована на высокочувствительном спектрометре ЭБХ-ЗОО, успешно апробированная на ядрах хлора. Обзор литературы показал, что определение параметра асимметрии на образцах с широкими линиями не проводилось.
3. Определение релаксационных констант многоуровневой спин системы является очень сложной задачей, поскольку во многих случаях спиновое эхо на некоторых переходах наблюдать не удается из-за малости интенсивности сигналов или коротких времен релаксации. Различные методы определения времен релаксации многоуровневой квадрупольной спин-системы, рассмотренные другими авторами, частично решали данную задачу.