Способ измерения расстояния между парамагнитными центрами в парах и ориентации пар парамагнитных центров
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДВТЕЛЬСТВУ
Опубликовано 150680. Бюллетень Мо 22
Дата опубликования описания 20. 06. 80 (51)М. КЛ.2
G N 27/78
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 620.183
<088.8) (72) Авторы. изобретения
А. Д. Милов и М. Д. Ииров (71) Заявитель
Институт химической кинетики и горения Сибирского отделения AH СССР
{ 54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ПАРАМАГНИТНЫМИ
ЦЕНТРАМИ В ПАРАХ И ОРИЕНТАЦИИ ПАР ПАРАМАГНИТНЫХ ЦЕНТРОВ
Изобретение относится к измерению параметров пространственного распределения парамагнитных центров радиоспектроскопическими методами и может быть использовано при различных структурных физико-химических исследованиях.
Известны два способа определения расстояния в парах и ориентации пар парамагнитных центров, основанные на измерении величины магнитного дипольдипольного взаимодействия между парамагнитными центрами, известным образом связанного с параметрами взаимного расположения парамагнитных 15 центров.
Известен способ изучения формы спектра парамагнитного резонанса, заключающийся в том, что информацию g() извлекают из характерных параметров числа линий, их формы и положения в спектре парамагнитного резонанса (lj.
Однако это дает возможность проводить измерения только в случае, ес-25 ли величина магнитного диполь-дипольного взаимодействия больше или сравнима с величиной неоднородного уширения линий в спектрах,пагамагнитного резонанса. 30
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ изучения влияния диполь-дипольного взаимодействия на поведение сигнала первичного спинового эха, заключающийся в воздействии на исследуемую систему спинов радиочастотными импульсами и регистрации сигнала первичного спинового эха от парамаг1нитных центров с одинаковыми зеемановскими частотами. Расстояние между парамагнитными центрами в парах и ориентацию пар парамагнитных центров с достаточно большими временами парамагнитной релаксации определяют, исследуя поведение амплитуды сигнала первичного спинового эха, в зависимости от интенсивности возбуждающих импульсов и временного интервала между ними. Этот способ основан на явлении мгновенной спектральной диффузии, заключающийся в том, что формирующие сигнал спинового эха радиочастотные импульсы изменяют величину 2-проекций спинов парамагнитных центров, что приводит к сдвигу резонансных частот взаимодействующих парамагнитных частиц и, тем самым, к изменению амплитуды сигнала спинового эха, связанному с величи741135
/Х!
20
50
d0.ной диполь-дипольного взаимодействия (2) .
Укаэанный способ не содержит ограничений на соотношение между величиной диполь-дипольного в заимодействия и величиной неоднородного уширения в спектре парамагнитного резонан са, однако он не может быть использован при исследовании диполь-дипольного взаимодействия между парамагнитными центрами, у которых разность зеемановских частот больше ширины спектра радиочастотных импульсов, возбуждающих сигнал спинового эха.
Цель изобретения — расширение диапазона измерений параметров магнитного диполь-дипольного взаимодействия (расстояния и ориентации) в область парамагнитных центров с зеемановскими частотами, различающимися на десятки-сотни мГц.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе в промежутке между радиочастотными импульсами на систему спинов воздействуют допол нительным радиоимпульсом, настроенным на частоту магнитного резонанса тех парамагнитных центров, величину взаимодействия с которыми определяют, и измеряют зависимость амплитуды сигнала первичного спинового эха от интенсивности и временного положения дополнительного радиоимпульса по которой судят об искомых параметрах .
На фиг. 1 и фиг. 2 иллюстрируется поведение амплитуды сигнала первичного спинового эха от параметров возбуждающих радиоимпульсов.
На исследуемую систему спинов подают два радиоимпульса 1 и 2 на частоте йо (фиг. 1), равной резонансной частоте для данной системы спинов.
Расстояние между радиоимпульсами равно Г. Через промежуток времени, равном 2 Г от первого импульса, возникает сигнал спинового эха 3. Затем в промежутке Г между первым и вторым радиоимпульсами на систему спинов воздействуют дополнительным радиоимпульсом 4 (фиг. 2), но уже настроенным на частоту магнитного резонанса
f парамагнитных центров, величину взаимодействия с которыми определяют.
Изменяя интенсивность и временное положение дополнительного радиоимпульса 4, измеряют зависимость амплитуды сигнала первичного эха 3. Искомые параметры, а именно расстояние между парамагнитными центрами в парах и ориентацию парамагнитных пар относительно направления внешнего поляризующего магнитного поля, рассчитывают из аналитического выражения для текущего значения амплитуды сигнала спинового эха.
Для парамагнитных центров со спином 1/2 выражение имеет вид
Ч -Ч С Б («> (S-/Õ )Ö-COS tub-Úñîý a)1
1 х ь где V — текущее значение амплитуды сигнала спинового эха1
V — значение амплитуды сигнала спинового эха; 3 — гиромагнитное отношение для электрона; постоянная Планка; à — значение временного интервала между одночастотными импульсами, формирующими первичное эхо;
r — расстояние между парамагнит= ными центрами; х — время между дополнительным импульсом и вторым импульсом, формирующим эхо;
f — угол поворота спинов дополнительным радиочастотным импульсом;
8 — угол между направлением постоянного поляризирующего поля Н, и прямой, соединяющей парамагнитные центры.
Рассчитываются r и & остальные величины известны из эксперимента.
Воэможности предлагаемого. способа проверялись при измерении параметров магнитного диполь-дипольного взаимодействия атома водорода с катион-радикалом гидрохинона.
Измерения проводились на радиоспектрометре двойного импульсного электрон-электронного резонанса, способном возбуждать сигнал электронного спинового эха на двух сверхвысо ких частотах f и f< и работающим как по программе (фиг. 1) так и по программе фиг. 2. Частоты f<
=8654 мГц, а и = 9400 мГц.
Изучаемое вещество, спектр которого показан на фиг. 3, помещалось в цилиндрический бимодальный резонатор с ортогональными независимо перестраивающимися модами. Частоты возбуждения мод резонатора {f< и Йо) перестраивались до тех пор, пока сигнал первичного спинового эха не наблюдался при одною и том же значении поляриэующего магнитного поля как на частоте f от водорода, так и на частоте
Г от катион;радикала гидрохинона.
Была зарегистрирована резкая зависимость амплитуды сигнала первичного спинового эха атомов водорода от временного интервала Х и интенсивности радиоимпульса 4 (фиг. 2), настроенного, как указывалось, на частоту магнитного резонанса катионрадикала гидрохинона. f.Эта зависимость позволила по формуле вычислить расстояние между парамй парамагнитных центров атома водорода и катион-радикала гидрохинона. Оно рав741135 жив>
Составитель
Редактор С. Патрушева Техред Н. Бабурка Корректор A. Гриценко .
Тираж 1019 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35,Раушская наб., д. 4/5
Заказ 3323/5
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,4,но п55 Х. Эксперимент проводился только для определения расстояния.
Формула .изобретения
Способ измерения расстояния между парамагнитными центрами в.парах и ориентации пар парамагнитных цент ров, заключающийся в воздействии на исследуемую систему спинов радиочастотными импульсами и регистрации сигнала первичного спинового эха от парамагнитных центров с одинаковыми эеемановскими частотами, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений в область парамагнитных центров с различакщимися зеемановскими частотами, в промежутке между радиочастотными импульсами на систему спинов воэдействуют дополнительным радиоимпульсом, ластроенным на частоту магнитного резонанса тех парамагнитных центров, величину взаимодействия с которыми определяют, и измеряют зависимость амплитуды сигнала первичного спинового эха от интенсивности и временного положения дополнительного радиоимпульса, по которой судят об искомых параметров.
10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Жидомиров Г. М., Лебедев Д. С. и др. Интерпретация сложных спектров
ЭПР, N., Наука, 1975.
2. Салинов К. И. Семенов A. Г., Цветков lO ° Д. Электронное спиновое эхо и его применение. Новосибирск,. Наука, 1976 (прототип) .
