![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Ядерный магнитный резонанс.
Еще в первых экспериментах по рассеянию микрочастиц Резерфорд обнаружил, что быстрые частицы могут вступать в ядерные реакции. В результате столкновения появлялись частицы, заряд которых определялся по характеру отклонения в сильном электрическом поле. Были обнаружены нейтральные У некоторых ядер спин полуцелый. Этим такие ядра напоминают электроны и, следовательно, они должны обладать эффектом, напоминающим электронный парамагнитный резонанс. Величина этого эффекта значительно меньше, чем у электронов (влияние различия в массах), но тем не менее ядерный магнитный резонанс наблюдается сравнительно легко. Правда, не во всех веществах. Рассмотрим в качестве примера чистую воду. Электронные спины атомов воды компенсируют друг друга, и молекулы воды в целом не участвуют в парамагнитном резонансе. Однако у таких молекул имеется небольшой магнитный момент, связанный с моментами ядер водорода (то есть протонов). Если поместить молекулу воды в магнитное поле, то появляются два зеемановских подуровня (спин «верх» и спин «вниз»). В равновесии, согласно распределению Больцмана, на верхнем подуровне находится немного меньше спинов (или протонов), чем на нижнем подуровне. Полной компенсации моментов не происходит и потому единица объема вещества должна иметь небольшой магнитный момент. Он приводит к появлению малой намагниченности вещества (примерно в тысячу раз меньше атомной), то есть к отличию относительной магнитной проницаемости от единицы. Это слабый, но наблюдаемый эффект. Наблюдение указанного эффекта проводится по схеме электронного парамагнитного резонанса с переменным (сканирующим) магнитным полем. Если магнитное поле изменяется с частотой
совпадала с
В формулах (1) и (2) Поскольку величина магнитного поля должна быть достаточно большой, удобнее использовать две катушки – одну с постоянным током, создающую сильное магнитное поле, и вторую с переменным током требуемой частоты. Поскольку органические ткани содержат большое количество воды, метод ядерного магнитного резонанса широко используется в биологии и медицине. Он даже получил дополнительное название протонный магнитный резонанс. Однако в ядерном магнитном резонансе используют не только протоны, но также ядра изотопов Частоты, на которых работают стандартные устройства для изучения ядерного магнитного резонанса, лежат в диапазоне 300 – 500 МГц. Это удобно для исследований, так как указанный диапазон хорошо освоен и обеспечен надежными радиотехническими устройствами. Создание неоднородных в пространстве магнитных полей позволяет без разрушения образца изучать его отдельные части – те области, где напряженность поля создает резонансные условия. Ядерный магнитный резонанс используется для томографических исследований живых организмов, в частности, головного мозга человека. С помощью этого метода проводится ранняя диагностика опухолевых заболеваний и тонких нарушений обменных процессов в организме.
|