SU1103130A1 - Способ нутационной релаксометрии - Google Patents

Abstract

СПОСОБ НУТАЦИОННОЙ РЕЛАКСОМЕТРИИ , включающий воздействие на образец статическим магнитным полем и полем радиочастоты, соотношение между которыми выбирают из услови  магнитного резонанса в образце, а амплитуду пол  радиочастоты - из услови  насыщени  образца при наложении импульсной рас.стройки статического магнитного пол  амплитуды, сравнимой по величине с амплитудой пол  радиочастоты , отличающийс  тем, что, с целью измерени  времени поперечной релаксации во вращающейс  системе координат, импульсную расстройку статического магнитного пол  ввод т в момент времени, соответствующий повороту вектора намагниченности на , импульсом положительной пол рности , а после затухани  возбужденных нутационных колебаний - импульсом отрицательной пол рности, амплитуду которого выбирают из услови  поворота вектора эффективного пол  в плоскость нутаций, а длительность - из услови  поворота плоскости нутаций на 1t , после чего повторно ввод т импульсную расстройку статического магнитного пол  импульсов положительной % пол рности с амплитудой, равной ампkn литуде первоначального импульса положительной пол рности, затем измер ют амплитуду нутационного эха и определ ют врем  поперечной релаксации во вращак цейс  системе координат по формуле лЧ лЮ ,(мy/м м где W и амплиутды нутационноо го эха при двух различных импульсных &0 д расстройках статического магнитного пол  с длительностью первоначальных импульсов положительной пол рности в«Л л (11 Т и С соответственно.

Description

Изобретение относитс  к техничес;кой физике и может быть использовано дл  исследовани  релаксационных параметров  дерных спиновых систем методом  дерного магнитного резонанса . Измерение времен релаксации в .  дерных спиновых системах производит с  обычно импульсными методами l . Указанными методами осуществл ют измерение времен Т продольной и Т поперечной релаксации в лабораторной системе координат. Однако измерение времен релаксации методами спинового эха в лабораторной системе координат основано на модул ции пол  радиочастоты короткими и мо1цнь1ми импульсами, что требует специальных мощных генераторов и налагает существенные ограничени  на мертвое врем  восстановлени  чувствительности приемной аппаратуры. Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ нутационной релаксометрии , включающий воздействие на образец статическим магнитным полем и полем радиочастоты, соотношение между которыми выбирают из услови  магнитного резонанса, а амплитуду пол  радиочастоты - из услови  насыщени  образца, при наложении импульс ной расстройки статического магнитно го пол  амплитуды, сравнимой по вели чине с амплитудой пол  радиочастоты 2 .. Недостатком известного способа  в л етс  то, что в нем не предусмотрено измерение времени поперечной релаксации во вращающейс  системе координат, которое  вл етс  важным источником информации о внутренней структуре образца и процессах спинспинового и спин-решеточного взаимодействий . Цель изобретени  - измерение времени поперечной релаксации во вращающейс  системе координат. Поставленна  цепь достигаетс  тем что согласно способу нутационной релаксомерии , включающему воздействие на образец статическим магнитным полем и полем радиочастоты, соотношени метвду которыми выбирают из услови  магнитного резонанса в образце, а амплитуду пол  радиочастоты - из услови  насыщени  образца при наложении импульсной расстройки статическо го магнитного пол  амплитуды, сравни мой по величине с амплитудой пол  радиочастоты, импульсную расстройку статического магнитного пол  ввод т в момент времени, соответствующий повороту вектора .намагниченности образца на /2 импульсом положительной пол рности , а после затухани  возбужденных нутационных колебаний - импульсом отрицательной пол рности, амплитуду которого выбирают из услови  поворота вектора эффективного пол  в плоскость нутаций, а длительность из услови  поворота плоскости нутаций на It , после чего повторно ввод т импульсную расстройку статического магнитного пол  импуль .сом положительной пол рности с амплитудой, равной амплитуде первоначального импульса положительной пол рности, затем измер ют.амплитуду нутационного эха и определ ют врем  поперечной релаксации во вращающейс  системе координат по формуле л (II л (.,5 ( где - амплитуды нутационного эха при двух различных импульсных расстройках статического магнитного с длительностью первоначальных импульсов положительной пол рности соответственно.. На фиг. 1 приведены временные зависимости амплитуд пол  ра1диочастоты; на фиг. 2 - то же, импульсов расстройки статического магнитного пол ; на фиг. 3 - то же, сигналов нестационарных нутаций; на фиг. А - 7 - взаимные положени  векторов спиновой намагниченности , импульсной расстройки статического пол  и пол  радиочастоты , а также эффективного пол  во вращающейс  системе координат в моменты времени, соответствующие различным стади м формировани  сигнала нутационного эха; на фиг. 8 - функциональна  схема устройства, реализующего предлагаемый способ. Измерение времени Т2р поперечной релаксации осуществл етс  следующим образом. Образец помещаетс  в статическое магнитное поле Ид. В момент времени импульсно включаетс  поле радиочастоты , амплитуда которого выбираетс  из услови  насыщени  образца, а частота услови  магнитного резонанса o-)fH где гиромагнитное тношение. Вектор намагниченности MQ во вращаю щейс  системе координат прецессируе в плоскости (z,i)) вокруг направлени радиочастотного пол  Н( (фиг. 4). В момент времени соответствующий повороту Мд на /2 в плоскость (х у), т.е. когда на образец воздействуетпервый импульс расстройки статического маг-ни ного пол , имеющий положительную по л рность. Величина расстройки дН задаетс  выбранным углом б наклона эффективного пол  к статическому и удовлетвор ет соотношению bH-H,, В результате вектор Мд начинает прецессировать вокруг направлени  эффективного пол  (фиг. 5). Через . промежуток времени больший, 1ем врем  затухани  сигнала нестационарных нутаций, обусловленное неоднородностью магнитного пол , т.е. в момент времени t-to -t-t, , где t, - длитель ность первоначального импульса положительной пол рности, на образец воздействуют импульсом отрицательной пол рности, амплитуда которого выбираетс  Из услови  поворота эффективного пол  на угол /2 в плоскость нутаций (фиг. 6) из соотношени  ЬН-Н,с1|в где лН - амплитуда импульса отрицательной пол рности. Так как после поворота эффективное поле + (дН ) лежит в плоскости нутаций, то в результате прецессии каждого спина вокруг напра лени  эффективного пол  вс  плоскост нутаций поворачиваетс  вокруг него Длительность импульса отрицатель ной пол рности t2 должна обеспечивать поворот плоскости нутаций вокру эффективного пол  на 1 ,, т.е. удовлетвор ть соотношению В момент времени t д L,tc2 повторно включаетс  импульс расстройки статического магнитного пол  положительной пол рности, амплитуда которого равна амплитуде лН первоначального импульса расстройки. Эффективное поле при этом возвращаетс  в свое первоначальное положение и идет процесс фазировки спинов, в результате чего в момент времени t tg-( формируетс  сигнйл нутационного эха (фиг. 7). Амплитуда.Мц нутационного эха определ етс  выражением (2t,i iWT2p ; (б) где Мдц - начальна  амплитуда первичных нутаций. Измен   длительность Г, первоначального импульса положительной пол рности , можно наблюдать спад амплитуды нутационного эха в зависимости от длительности первоначального импульса положительной пол рности расстройки и определить Т«А из формулы /«(г v(M о , - где с1, Н К - длительности различных первоначальных импульсов положительной пол рности и амплитуды нутационного эха соответственно. В устройстве (фиг. 8) образец 1 помещаетс  в датчик 2 со скрещенными катушками, |соторьй находитс  между полюсными наконечниками магнита 3. Поле радиочастоты создаетс  генератором 4. Импульсы расстройки статического магнитного пол  вырабатываютс  катушками модул ции 5, подключенными к модул тору 6. Задержка включени  модул тора 6 относительно генератора 4 обеспечиваетс  схемой задержки 7, включенной между генератором 4 и модул тором 6. К выходу датчика 2 последовательно подключены приемник 8, усилитель 9 и запоминающий осциллограф 10. Измерение Т2р производитс  следую1ЦИМ образом. Исследуемый образец 1 помещаетс  в датчик 2 со скрещенными катушками. В соответствии с величиной статического магнитного пол  по выражению (1) устанавливаетс  резонансное значение частоты генератора 4.

Амплитуда пол  радиочастоты генератора 4 устанавливаетс  такой, чтобы при импульсном его включении возникали нестационарные нутации намагниченности образца 1. По частоте нутаций измер етс  амплитуда пол  радиочастоты генератора 4.

По выражению (3) устанавливаетс  величина первого импульса положительной расстройки, обеспечивающа  определенный угол наклона эффективного пол  во вращающейс  системе координат к статическому магнитному полю. По выражению (2) устанавливаетс  в схеме задержки 7 задержка включени  модул тора 6 относительно генератора 4. Минимальна  длительность первоначального импульса положительной расстройки t модул тора 6 устанавливаетс  така , чтобы нестационарные нутации полностью затухали. По выражению (4) устанавливаетс  величина импульса отрицательной пол рности расстройки модул тора 6, обеспечивающа  поворот эффективного пол  .

Из выражени  (5) устанавливаетс  длительность о2 импульса отрицательной расстройки модул тора 6. Длительность повторного импульса положительной пол рности расстройки модул тора 6 устанавливаетс  не меньша , чем Длительность первичного импульса положительной пол рности.

В течение вторичного импульса положительной пол рности расстройки

модул тора 6 запоминающим осциллографом 10 регистрируетс  сигнал нутационного эха и измер етс  его амплитуда. Длительность первичного импульса положительной пол рности расстройки модул тора 6 мен етс  от минимальной до тех пор, пока сигнал нутационного эха не маскируетс  шумами аппаратуры . Запоминаюощм осциллографом 10 регистрируетс  амплитуда нутационного эха при. различных значени х длительности первичного импульса положительной пол рности расстройки модул тора 6.

Из выражени  (7) определ етс  врем  2 поперечной релаксации во вращающейс  системе координат при выбранном значении угла наклона эффективного пол  к статическому магнитному полю.

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет измер ть врем  поперечной релаксации во вращающейс  системе координат.

По сравнению с известными предлагаемый способ нутационной релаксометрии обеспечивает возможность измерени  времени Tjp поперечной релаксации во вращающейс  системе координат при любом заданном значении угла наклона эффективного пол  во вращающейс  системе координат к направлению статического магнитного

пол .

i rfb фиг, i фиг. 2

фие.З t

Z

срмг4

Ht

AH

н

ф

Нц,

Claims (1)

1. СПОСОБ НУТАЦИОННОЙ РЕЛАКСОМЕТРИИ, включающий воздействие на образец статическим магнитным полем и полем радиочастоты, соотношение между 'которыми выбирают из условия магнитного резонанса в образце, а амплитуду поля радиочастоты - из условия насыщения образца при наложении импульсной расстройки статического магнитного поля амплитуды, сравнимой по величине с амплитудой поля радиочастоты, отличающийся тем, что, с целью измерения времени поперечной релаксации во вращающейся системе координат, импульсную расстройку статического магнитного поля вводят в момент времени, соответствующий повороту вектора намагниченности на , импульсом положительной полярности, а после затухания возбужденных нутационных колебаний - импульсом отрицательной полярности, амплитуду которого выбирают из условия поворота вектора эффективного поля в плоскость нутаций, а длительность - из условия поворота плоскости нутаций на ίϊ , после чего повторно вводят импульсную расстройку статического магнитного поля импульсов положительной полярности с амплитудой, равной амплитуде первоначального импульса положительной полярности, затем измеряют амплитуду нутационного эха и определяют время поперечной релаксации во вращающейся системе координат по формуле а О' т . η 7 V.1----где и - амплиутды нутационного эха при двух различных импульсных расстройках статического магнитного поля с длительностью первоначальных импульсов положительной полярности _иг⁽/ соответственно.