Способ идентификации спектра ядерного квадрупольного резонанса

 

СПОСОБ ИДЕПТИФИКАЩШ СПЕКТРА ЯДЕРНОГО КВАДРУПОЛЬНОГО РЕЗОНАНСА, включающий исследование влияния импульса накачки на одном из резонансных переходов на величину амплитуды сигнала спинового эха па другом, соседнем переходе, отличающийс я тем, что, с целью увеличения чувствительности и повышения точности , насыщающий импульс подают до воз-г действия регистрирующих импульсов, затем варьируют его длительность в пределах от половины длительности первого регистрирующего импульса до величины интервала между импульсами на наблюдаемом переходе и по наличию на этом переходе увеличения амплитуды и модулящш огибающей сигналов спиновогс эха производят отнесение линий.

.„Я0„„1132206 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН з(д1) С 01 N 24/00

ГОСУДАРСТЮЕННЬ1Й КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫГИИ

ОПяСЛНИК ИЗОЫ ятГНИя 1Н АВТОРСНОМУ СВИДЯТЕПЬСТВУ

{21) 3638257/24-25 (22) 31. 08. 83 (46) 30, 12.84 Бюл. 9 48 (72) А.С.Ким и Н.Е.Айнбиндер (71) Пермсьмй ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. А,М.Горького (53) 538. 11(088.8) (56) 1.Айнбиндер Н.Е., Гречишкин В.С.

Двухчастотное квадрупольное спиновое эхо. — "Радиофизика", т, 10, N- 2, 1967, с. 186-190.

2.Айнбиндер Н.Е., Ким А.С. Двухчастотный метод изучения поперечной релаксации в многоуровневых спин-системах. В кн.: "Магнитный резонанс".

Красноярск, 1977, с. 48-52 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ СПЕКТРА ЯДЕРНОГО КВАДРУПОЛЬНОГО РЕЗОНАНСА, включающий исследование влияния импульса накачки на одном из резонансных переходов на величину амплитуды сигнала спинового эха на другом, соседнем переходе, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения чувствительности и повышения точности,насыщающий импульс подают до воз-. действия р егистрирующнх импульсов, затем варьируют его длительность в пределах от половины длительности первого регистрирующего импульса до величины интервала между импульсами на наблюа даемом переходе и по наличию на этом Е переходе увеличения амплитуды и модулящш огибающей сигналов спиновогс МФ эха производят отнесение линий.

1132206

Изобретение относится к радиоспектроскопии и может бьггь использовано при исследовании свойств и структуры органических и неорганических соединений. 5

Известен способ индентификации спектра ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР), заключающийся в том, что на образец, содержащий ядра с многоуровневой квадрупольной спин- 10 системой, воздействуют двумя парами импульсов, частоты заполнения которых равны частотам возбуждаемых переходов, и по появлению двухчастотных сигналов спинового эха производят 15 соотнесение линий (13.

Недостаток данного способа — малая чувствительность. Интенсивность двухчастотных сигналов эха мала и область существования этих сигналов 20 значительно меньше области существования основных сигналов спинового эха. Поэтому не всегда можно наблюдать сигналы двухчастотного спинового эха. 25

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ идентификации спектра ядерного квадрупольного резонанса, включающий

30 исследование влияния импульса накачки на одном из резонансных переходов на величину амплитуды сигнала спинового эха на другом переходе f23 . Импульс накачки подают одновременно с первым регистрирующим импульсом. Длительность импульса накачки изменяют от самой малой длительности (нулю не может быть равно, так как будет существовать двухчастотное возбуждение) до величины 2 ь (— временной интер40 вал между регистрирующими импульсами на наблюдаемом переходе) . По уменьшению амплитуды сигнала производят со— отнесение линий ЯКР.

Однако данный способ имеет малую чувствительность и точность. На верхних переходах, где интенсивность сигналов эха значительная, способ приемлем. Но на нижних переходах, где интенсивность сигналов эха даже при одночастотном возбуждении мала, отноIIIpHHp сигнал/шум, как правило, при комнатной температуре для большинства образцов составляет 1,2-3,0. Присутствие накачки на соседнем перехо- 55 де ведет к дополнительному уменьшению амплитуды сигнала эха. Таким образом, для некоторых случаев практически невозможно сделать четко соотнесение линий, так как монотонное уменьшение амплитуды на небольшом временном интервале нельзя заметить (если есть, то незначитель«oe), а на большом временном интервале основной вклад в уменьшение (кроме влияния импульса накачки) амплитуды сигнала эха вносят релаксационные процессы. Кроме того, уменьшение амплитуды эха может быть за счет явления двойного резонанса, когда существенно диполь-ципольное взаимодействие двух различных ядер одного соединения. Такое может бьггь тогда, когда частоты обоих ядер находятся примерно в одном часToTIIoM диапазоне (15-125 МГц) . К таким образцам можно отнести БЬС1, В1С1 и т.д. Таким образом, уменьшение амплитуды эха не дает точно информацию о спектре ЯКР.

Цель изобретения — увеличенпс чувствительности и повышение точности.

Поставленная цель цостигается тем, что согласно способу идентификации спектра ядерного квадрупольного резонанса, включающему исследование влияния импульса накачки на одном из резонансных переходов на величину амплитуды сигнала спинового эха на другом, соседнем переходе, насыщаю, щий импульс подают до воздействия регистрирующих импульсов, затем варьируют его длительность в пределах от половины длительности первого регистрирующего импульса до величины интервала между импульсами на наблюдаемом . переходе и по наличию на этом перехо-, де увеличения амплитуды и модуляции огибающей сигналов спинового эха производят отнесение линий.

На фиг. 1 приведена импульсная программа двухчастотного возбуждения, которая используется при идентифицировании спектра ядерного квадрупольного резонанса; на фиг. 2 — схема переходов в многоуровневой квадрупольной спин-системе; на фиг. 3 — зависимость амплитуды сигнала эха (на частоте =55,6 МГц, переход 5/2

+3/2) от импульса накачки (с частотой заполнения Я =27,8 МГц, переход

+3/2 1/2) ядер Re в поликристалЙ7 лическом KReO<.

Двухчастатное возбуждение возможно в двух вариантах: когда импульс накачки подается на верхнем переходе, а наблюдение ведется на пижнем пере11322 ходе и когда импульс накачки подается на нижнем переходе, а наблюдение ведется иа верхнем переходе.

Некоторое преимущество имеет второй вариант, так как интенсивность сигнала спинового эха на частоте верхнего перехода намного больше, чем интенсивность сигнала на частоте нижнего перехода. Однако, когда еще не известно, какая из частот относит- 10 ся к определенному переходу, нельзя использовать это преимущество.

Насыщающий импульс подают до регистрирующих импульсов. Если этот импульс подавать одновременно:с первым или вторым импульсами, то влияние импульса накачки будеч проявляться в уменьшении амплитуды сигнала спинового,эха на наблюдаемом переходе. Только при такой импульсной программе двухчастотиого возбуждения, которая используется в предлагаемом способе, наблюдаются усиление амплитуды и,эффект модуляции огибающей сигнала спинового эха. 25

Рассмотрим приведенную на фиг. 2 схему переходов в многоуровневой квадрупольной спин †систе. Если наблюдение ведется на частоте перехода

+ /2. " "7/2, а импульс накачки подается с частотой заполнения переходов

+5/2-»" 3/2 или + 3/2-1- + 1/2, то никакое усиление амплитуды и эффект модуляции огибающей сигнала спинового

35 эха не иабл1одаются. Если же наблюдение ведетея на частоте перехода

+9/2+7/2, а импульс накачки подается с частотой заполнения, перехода

+ 7/2 +5/2, то набпюдаются усиление

40 амплитуды и эффект модуляции огибающей сигнала эха.

Кроме того, возможны еще несколько вариантов двухчастотного возбуждения: когана импульс накачки подается с частотой заполнения перехода 45

+-5/2 -"3/2 одного изотопа ядер, а наблюдение ведется иа частоте перехода 3/2 1/2 другого изотопа этого же ядра; когда импульс накачки подается с частотой заполнения перехода ядер 50 первого неэквивалентного положения, а наблюдение ведется на частоте перехода второго неэквивалентного положения; когда импульс накачки подается с частотой заполнения перехода 55 одного сорта ядер, а наблюдение ведется на частоте герехода второго сорта ядер одного образца.

06 4

Ра ссмотрчм одни из вариантов . Если возбуждение спинового эха происходит на частбте перехода 7/2» 5/2 ядер 203 Bi {спин Х-9/2), а импульс накачки подается с частотой заполнения перехода + 3/2 +1/2 ядер С1 или л

СI, то иабл1одается уменьшение амплитуды эха иа частоте перехода

+7/2 +5/2 ядер Bi, но не наблюдаются усиление амплитуды и эффект модуляции огибащей сигнала спинового эха на частоте этого же перехода.

Таким образом, видно, что единственно точную информацию о структутуре мультпплетных линий ЯКР можно получить, только если наблюдаются усиления амплитуды и эффект модуляции огибающей сигнала спинового эха.

Экспериментально это наблюдалось на поликристаллических образцах Cd+, KReO< SbCI- Sb0C1, В С1з и т.д;

При одночастотном возбуждении сигнала эха на нижнем переходе длительности импульсов, как правило, в два раза меньше длительностей импульсов на верхнем переходе. Вот почему берется импульс накачки длительностью от половины первого регистрирующего импульса на наблюдаемом переходе.

На фиг. 3 видно, что. усиление амплитуды и эффект модуляции наблюдаются до временного интервала между регистрирующими импульсами.

Таким образом, насыщающий импульс нужно подавать до воздействия регист. рирующих импульсов на наблюдаемом переходе II его длительность изменять от половины величины первого регистг рпрующего импульса до величины 1., гд.- L — временной интервал между регистрирующими пмпульсали. Только тогда полностью наблюдаются увеличение а.*к-;..:туды и эффект модуляции сгиба;;.. е:" сигнала спинового эха.

J .о сравнеиша с прототипом предлагаемый способ обеспечивает улучшение чувствительности как минимум в 1«5

3, О раза. Улучшение чувствительности и наличие эффекта модуляции огибающей сигнала спииового эха, который бывает только при двухчастотном возбуядении определенной импульсной программой двух соседних переходов одного ядра одного и того же. изотопа, позволяют получить более точную информацию о структуре мультиплетных линий ЯКР, одно=иачно соотнести эти линии.

1132206

КоРРектор М.Розман

% ( а г 4гг

Ю

f, Составитель И.Кашкур.

Редактор К.Волощук Техред М.Кузьма

Заказ 9782/ЗЬ Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, уч.Проектная, 4