2. Постановка задач

Итак, как обсуждалось во введении, на сегодняшний день представляется весьма актуальной задача повышения качества производимых в России фотоматериалов. Для получения фотопленки высокого качества, необходимо, чтобы находящиеся в ней кристаллы галогенидов серебра имели определенную форму, размер, химический состав и расположение. Для контроля степени диспергированности кристаллов в качестве среды для их выращивания используют так же раствор желатины, который может затем либо промываться с целью удаления побочных продуктов, образовавшихся в процессе роста кристаллов, либо удаляться вместе с этими продуктами. Таким образом, существуют два принципиально разных способа получения фотоэмульсии: ультрамикрофильтрация и редиспергация. В обоих способах принципиально важной в процессе очистки является минимизация потерь образовавшихся кристаллов, а так же сохранение их исходных размеров, поскольку и то и другое приводит к потере разрешающей способности изображений. Для того чтобы описанный процесс сделать оптимальным необходимо обладать подробной информацией о состоянии молекул желатины и кристаллов AgBr в суспензии, а так же о возможных взаимодействиях между ними.

В связи с вышесказанным в представленной работе изучаются водные растворы и гели желатины в чистом виде и в присутствии AgBr. Целью данного исследования является обнаружение особенностей гелей желатины, образующихся при наличии в ней кристаллов бромида серебра, а так же выдвижение гипотезы о возможных механизмах взаимодействия в этой системе.

Методом исследования выбран метод ЯМР как в силу его широких возможностей, так и по причине специализации кафедры физики молекулярных систем, где выполнялась данная работа.

Глава 2. Объекты и методы исследований, экспериментальные установки

АННОТАЦИЯ

Данная глава содержит основы явления ядерного магнитного резонанса, а также ключевые понятия методов релаксометрии и диффузометрии. Кроме того она включает в себя характеристики аппаратуры, на которой были проведены исследования, и описание методик измерения и объектов исследования.

2.1.1 Явление ядерного магнитного резонанса

Ядерный магнитный резонанс - это явление резонансного поглощения энергии веществом с ненулевыми магнитными моментами ядер, находящихся во внешнем постоянном магнитном поле, при условии совпадения частоты радиочастотного поля с ларморовской частотой прецессии ядер.

Для объяснения явления ядерного магнитного резонанса воспользуемся классической механистической моделью. Подобный подход не отражает реальных процессов происходящих в веществе в силу того, что они носят квантовый характер, однако позволяет понять основные принципы ЯМР.

Итак, рассмотрим систему спинов в постоянном магнитном поле H₀. Под действием этого поля магнитные моменты начинают прецессию вокруг направления этого поля с частотой w₀= - γH₀. Введём лабораторную систему координат с осью z, направленной вдоль вектора H₀. В состоянии равновесия согласно Больцмановскому распределению число магнитных моментов, направленных вдоль оси z будет превышать число магнитных моментов, противоположного направления. Тогда суммарная проекция векторов магнитных моментов на ось z будет равна некоторому ненулевому значению намагниченности M, в то время как в плоскости xy её проекция очевидно равна нулю.

Введем дополнительную систему координат, вращающуюся с частотой w₀. Магнитные моменты в этой системе, очевидно, находятся в покое. При включении в этой системе координат магнитного поля H₁, направленного вдоль оси x, вектор M, начнет прецессию вокруг него с частотой w = -γH₁. При этом в исходной системе координат вектор H₁ будет совершать вращение вокруг вектора постоянного магнитного поля H₀ в плоскости (xy) с некоторой частотой, вектор же макроскопической намагниченности М будет совершать нутацию вокруг того же направления. В условиях резонанса частота вращения поля H₁ совпадает с ларморовской частотой прецессия векторов ядерной намагниченности w₀. В этом случае в системе происходит наиболее эффективный обмен энергией и амплитуда нутаций вектора M становится максимальной.

Движение вектора М, при включенном поле H₁, описывается феноменологическими уравнениями Блоха [11,12]:

где последние слагаемые в каждой из формул есть члены, учитывающие влияние ядерной магнитной релаксации на движение компонент вектора намагниченности М, а Т₂ и Т₁ есть времена спин-спиновой и спин-решеточной релаксации, соответственно.

После прекращения действия импульса магнитного поля H₁ вектор макроскопической намагниченности M оказывается выведенным из состояния равновесия и находится под некоторым углом к полю H₀, вследствие чего и начинаются процессы релаксации. При этом в приёмной катушке импульсного спектрометра ЯМР индуцируется электрический сигнал, пропорциональный ядерной намагниченности, который наблюдают с помощью регистрирующих устройств в течение времени сохранения фазовой когерентности отдельными ядерными магнитными моментами, сравнимого со временем спин-спиновой релаксации.