Способ идентификации спектра ядерного квадрупольного резонанса

 

Использование: изобретение относится к импульсной радиоспектроскопии и может быть использовано при исследовании структуры и свойств органических и неорганических соединений Сущность изобретения1 в способе идентификации спектра ядерного квадрупольного резонанса двухчастотным методом воздействуют сначала двумя радиочастотными импульсами на частоте, равной сумме частот двух соседних переходов, азатем-двумя радиочастотными импульсами на частоте одного из соседних переходов , и по наличию усиления амплитуды сигналов эха на этом переходе проводят соотнесение линий, причем расстояние между всеми импульсами, устанавливают так, чтобы наблюдались одновременно как обычный, так и усиленные сигналы эха. Расстояния между всеми импульсами либо между двумя импульсами на обоих возбуждаемых переходах устанавливают одинаковыми и меньше, чем время поперечной релаксации наблюдаемого перехода 2 ил сл с

СО103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 24/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ил (21) 4793959/25 (22) 22.02.90 (46) 15.08.92. Бюл. N. 30 (71) Пермский государственный университет им. А. М. Горького (72) А. С. Ким (56) Айнбиндер Н. Е. и др. Двухчастотное квадрупольное спиновое эхо, Изв. вузов.

Радиофизика, 1967, т, 10. N- 2, 1986, Авторское свидетельство СССР

N 1693500, кл, G 01 N 24/00, 1988. (54) СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ СПЕКТРА

ЯДЕРНОГО КВАДРУПОЛЬНОГО РЕЗОНАНСА (57) Использование: изобретение относится к импульсной радиоспектроскопии и может быть использовано при исследовании структуры и свойств органических и неорганических соединений, Сущность изобретения; в

Изобретение относится к импульсной радиоспектроскопии, в частности к ядерному квадрупольному резонансу (ЯКР), и может быть использовано при исследовании структуры и свойств органических и неорганических соединений, Известен способ идентификации спектра ядерного квадрупольного резонанса, включающий воздействие на вещество, содержащее ядра с многоуровневым неэквидистантным энергетическим спектром, сериями радиочастотных импул ьсов с частотами заполнения, равными частотам двух соседних переходов, регистрацию сигналов

„„Я „„1755146 А1 способе идентификации спектра ядерного квадрупольного резонанса двухчастотным методом воздействуют сначала двумя радиочастотными импульсами на частоте, равной сумме частот двух соседних переходов, а затем — двумя радйочастотными импульсами на частоте одного из соседних переходов, и по наличию усиления амплитуды сигналов эха на этом переходе проводят соотнесение линий, причем расстояние между всеми импульсами; устанавлива рт так, чтобы наблюдались одновременно как обычный, так и усиленные сигналы эха. Расстояния между всеми импульсами либо между двумя импульсами на обоих возбуждаемых переходах устанавливают одинаковыми и меньше, чем время поперечной релаксации наблюдаемого перехода. 2 эха и соотнесение линий по появлению дополнительных двухчастотнiix "сйгналов эха.

Однако этот способ имеет ряд недостатков: малую чувствительность, ограниченную область применения и низкую точность. Это связано с тем, что интенсивность двухчастотных дополнительных сигналов мала и область существования этих сигналов значительно меньше области существования основных сигналов спинового эха. Поэтому не всегда можно наблюдать сигналы двухчастотного спинового эха.

Известен также способ идентификации спектра ядерного квадрупольного резонан1755146 са, включающий воздействие на вещество, содержащее ядра с многоуровневым неэквидистантным энергетическим спектром, сериями радиочастотных импульсов с частотами заполнения, равными частотам двух соседних переходов, регистрацию сигналов эха и соотнесение линий по изменению амплитуды эха.

Одйако данный способ имеет малую чувствительность и нйзкую точность, так как во многих образцах"йнтенсивность наблюдаемых сигналов мала, особенно при комнатной температуре, что затрудняет соотнесение линий.

Цель изобретения — увеличение чувствительности и точности, Поставленная цель достигается тем, что в способе идентификации спектра ядерного квадрупольного резонанса, включающем воздействие на вещество, содержащее ядра с многоуровневым неэквидистантным энергетическим спектром, сериями радиочастотных импульсов с частотами зайолнения,. равными частотам двух переходов, ймеющих общий энергетический уровень, регист- рацию сигналов эха и соотнесение линий по изменению амплитуды эха, на вещество воздействуют сначала двумя радиочастотными импульсами на частоте, равной "сумме частот двух соседних переходов, а затем— двумя радиочастотными импульсами на частоте одного из соседних переходов, и по наличию усиления амплитуды сигналов эха на этом переходе проводят соотнесение линий, причем расстояния между всеми импульсами устанавливают так, чтобы одновременно наблюдались как обь)чный, так и усиленные сигналы эха. Расстояние . между всеми импульсами либо между двумя . импульсами на обоих возбуждаемых переходах устанавливают одийак6выми и мень. ше чем время поперечной релаксации Т2 наблюдаемото перехода.

На фиг. 1 и 2 показана импульсная программа двух случаев, которую используют при идентификации спектра ЯКР..

В обоих случаях фиг. 1 и фиг. 2 воздей ствуют сначала двумя радиочастотнйми импульсами, частота заполнения которых равна а„+1, „— 1.

На фиг. 1 второе ра диочасто тно е поле воздействует на частоте Й + 1,, В этом случае наблюдаются три сигнала спинового

ЭХа На ЧаСтатЕ Мп! +1, m. ПРИЧЕМ, ДВа СИГНала усиленной амплитуды один — обычной интенсивности.:

Первый сигнал эха с амплитудой .

EmnI,m "2(lx)m>1,m (А! Qhn + 1,m — ". (!)

X S(l! r)). + i, (! - ((1 + ", +, I)SI + rS t rS))} (1) наблюдается в момент времейи

t =(1+,д +, )х1+хг+хз,. где х1 — временной интервал между пер-.

10 вым и вторым -импульсами на частоте .

В,! +1, m — 1, ZZ — ВРЕМЕННОЙ ИНтЕРВаЛ МЕж ду вторйм импульсом "на частоте

-N+1,m — 1 И ИМПУЛЬСОМ На ЧаетстЕ

Nm 4-1,П,ХЗ-- ИНтЕрВаЛ МЕжду ВтОрЬ)М И.

15 третьим импульсами на час1 оте N +1, m.

Второй сйгнал (. амплитудой

Em+1m =2 (Ix)m+1,m t Аг Х (2 х в(п вп) + 1, m (t - (х1 + хг + 2 хз) Я (2) наблюдается в момент времени

t = «i + хг + 2 хз

Третий сигнал с амплитудой

Emi! m 2(4)в+! m (АЗ own + уп х (s)

25 «sir)a+i, {! -р +®"" .+, " )r, +т,+2s ) ð) наблюдается:в момент времени !

30 t =(1 + . — )х1 +х2+2хз

Фп+1, m

На фиг. 2 второе радиочастотное поле воздействУет на частЬте Nm, m.— 1. В этом

35 случае наблюдаются также трй сигнала спинового эха на частоте Nm, m — 1. Причем также два сигнала эха усиленной амплитуды, один — обычной интенсивности. ...

Первый сигнал эха с амплитудой

Em,m-! 2(Ix}m.m-r(В! щ»+ " "-! x (i)

x sly rum, m — ft — ((1 + ) т! + .g + rg)1((4) наблюдается в момент времейи

t = (1 + .. )х1 + х2 + Уз, 1

Второй сигнал эха с амплитудой

Еп),m-1 =2 ((х)п),m-1 В2 х (2) х з! и сап, m — 1 { t — I<1 + 6 + 2 хз) )} (5) наблюдается в момент времени

t=z1+хг+2 хз.

Третий сигнал эха с амплитудой

Cm,m.! «2(Ix)m,m-! (ВЗ Иа + !,„! к (!) Р

"s»,m — jr — ((1 + )Г!+ !2+2ss)) (6)

rlkn+ !, m — Ф

1755146

6 дин обычной, то это означает, что выбраные частоты являются частотами двух соседих переходов одного изотопа; В противном лучае они не являются частотами двух соедних переходов одного изотопа. В этом лучае наблюдается только один сигнал ха-обычной интенсивности. Таким обраом. просматривая следующие пары можно ровестй точно идентификацию спектра лиий RKP, Чтобы наблюдались одновременно все ри сигнала эха по предложенному методу посабу) необходимо выполнить. следуюих два условия: расстояния между всеми мпульсами либо между двумя импульсами а возбуждаемых переходах сделать одинаовыми; эти расстояния необходимо устаавливать меньше времени поперечной елаксации Тг наблюдаемого перехода, Это необходимо для наблюдения всех рех сигналов эха и для получения .наилучих отношений Сигнал/шум наблюдаемых игналов. . -. Ф о р м у л а" и з о б р е т е н и я

Способ идентификации спектра ядер- ого квадрупольного резонанса (ЯКР), ключающий двухчастотное воздействие инейно-частотно-модулированным (ЛЧМ} радиочастотйыми (РЧ) импульсами на сЬазец, содержащий ядра с многоуровневым еэквидистантным энергетическим спектом-, регистрацию сигналов эха и последуюую идентификацию спектра, о т л и ч а ю щй с я тем, что, с целью увеличения чувствильности и повышения точности, воздейстие осуществляют двумя ЛЧМ-импульсами временным интервалом т1 между ними и средней частотой, равной сумме частот вух соседних переходов между ядерными ергетическими уровнями, и через время — двумя РЧ-импульсами с временным интерлом тз между ними и с частотой заполнеия, равной частоте одного из указанных ереходов, по наличию сигналов эха на этом ереходе проводят идентификацию спектра

КР, причем девиацию частоты ЛЧМ-имльсов выбирают из условия возбуждения

его спектра, а временные интервалы межимпульсами в паре устанавливают менье времени поперечной релаксации рехода, на котором они воздействуют. и ежду парами импульсов- меньше времени одольной релаксации.

5 наблюдается в момент времени -:, о т = (1 +, QI1+ гг + тз.

Как видно из выражений,(1) — (6) амйли- с туды большой интенсивности (увеличенные 5 с в Nm +1, m — 1 раз по сравнению с обычны- с ми амплитудами) имеют по два сигнала(перВЫй И тРЕтИй) КаК На ЧаСтстЕ оп+1,п, таК и на частоте Nm.m — 1, Амплитуды вторых сигналов на этих частотах обычной интенсивности. .Ф

ЗДЕСЬ (I х)а+1, m l4 (I x)m, m-1 ЭЛЕМЕНТЫ матрицы сепаратора Ix в представлении квадрупольного гамильтониана Hcj, Ai, В яв- " " -щ ляются тригонометрическими функциями угловых длительностей радиочастотных импульсов. Появление этих функций связано с поведением матрицы эволюции кв адрупольной сйин-системы во время действия импульсов

Nm + 1, m — 1= Nm + 1, m+ Гдгп, т — 1 ° т

Рассмотрим идентификацию спектра

- ЯКР на конкретных образцах: BiClg, Бег(СО)1о, уровни эйергий которых соответ" ствуют как на фиг. 1 и 2.

: 1, В!С!з. Пусть одночастотным методом наблюдаются сигналы эха и измерены их частоты; оп,соь, Йп.,а1. ТепеРь необходимо л и произвести состнесейие линий. Выбираем ЗО произвольно две частоты, на и ример н вь износ, На частоте, равной сумме частот: аь + вс воздействуют двумя радиочастотными импульсами. Через некоторое время и

Щ воздействуют двумя радиочастотными им- 35 .пульсами с частотой заполнения, равной ., N, либо аь. Если при этом мы наблюдаем . три сигнала эха: два большой интенсивности и .один обычной, то это означает, что частоты N< иаь являются частотами двух 40 эн соседних переходов, Таким образом, про" сматривая следующие пары частоты, можно точно провести соотнесение линий ЯКР, 2, Йег(СО)1о,, и

-. ПУсть одночастотным методом измеРе- 45 и ны частоты всех переходов двух изотопов .: рения. Выбираем произвольно две частоты, . пу

На частоте, равной сумме этих частот, возвс действуем двумя радиочастотными импульсами. Через некоторое время воздействуем 5п ду ш .. также двумя РЧ-импул ьсами с частотой запе полнения, равной одной из выбранных час- . м тот. Если при этом наблюдаются три. пр сигнала эха; два большой интенсивности и

1755146 mar m

Ы л-1

Составитель И.Старостенко

Редактор М,Товтин Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Т.Палий

Заказ 2887 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101