57. Эффект Зеемана. Электронный парамагнитный резонанс. Ядерный магнитный резонанс.

В магнитном поле спектральная линия расщепляется и превращается в триплет. Токае расщепление называют нормальным или простым эффектом Зеемана. Он наблюдается в сильных магнитных полях или при g(1)=g(2). g-множитель Ланде. В слабых магнитных полях при g(1)≠g(2) существует аномальный эффект Зеемана, и расщепление спектральных линий значительно более сложное.

В зависимости от типа частиц – носителей магнитного момента – различают Электронный парамагнитный резонанс(ЭПР) и ядерный магнитный резонанс(ЯПР).

ЭПР происходит в веществах, содержащих парамагнитные частицы: молекулы, атомы, ионы, радикалы, обладающие магнитным моментом, обусловленным электронами. Возникающее при этом явление Зеемана объясняют расщеплением электронных уровней. Наиболее распространен ЭПР на частицах с чисто спиновым магнитным моментом. Форма и интенсивность спектральных линий, наблюдаемых в ЭПР, определяются взаимодействием магнитных моментов электронов, в частности спиновых, друг с другом, с решеткой твердого тела. При ЭПР наряду с поглощением энергии и увеличением населенности верхних подуровней происходит и обратный процесс – безызлучательные переходы на нижние подуровни, энергия частицы подается решетке.

Избирательное поглощение электромагнитных волн определенной частоты веществом в постоянном магнитном поле, обусловленное переориентацией магнитных моментов ядер, называют ядерным магнитным резонансом.

ЯПР можно наблюдать при выполнении условия h*ню= g (я)*µ(я)В, где g (я) – ядерный множитель Ланде. Экспериментальные значения резонансных частот ядер, находящихся в атомах и молекулах, не соответствуют h*ню= g (я)*µ(я)В. При этом происходит «химический сдвиг», который возникает в результате влияния локального (местного) магнитного поля, создаваемого внутри атома электронными токами, индуцированными внешним магнитным полем. В результате такого «диамагнитного эффекта» возникает дополнительное магнитное поле. Индукция которого пропорциональна индукции внешнего магнитного поля, но противоположна ему по направлению. Для ядер, находящихся в различных окружения (разные молекулы или разные, не эквивалентные места одной и той же молекулы), резонанс наблюдается при различных частотах. Это и определяет химический сдвиг. Он зависит от природы химической связи электронного строения молекул, концентрации данного вещества, типа растворителя, температуры и т.д.

58. В результате торможения электрона (или иной заряженной частицы) электростатическим полем атомного ядра и атомных электронов веществ антикатода возникает- тормозное рентгеновское излучение. Механизм-с движущимся электрическим зарядом связано магнитное поле, индукция которого зависит от скорости электрона. При торможении уменьшается магнитная индукция и в соответствии с теорией Максвелла появляется электромагнитная волна. При торможении электронов лишь часть энергии идет на создание фотона рентгеновского излучения, другая часть расходуется на нагревание анода. Так как соотношение между этими частями случайно, то при торможении большого количества электронов возникает рентгеновское излучение с непрерывным (сплошным) спектром.

Увеличивая напряжение на рентгеновской трубке, можно заметить на фоне сплошного спектра появление линейчатого, который соответствует характеристическому рентгеновскому излучению. Оно возникает вследствие того что ускоренные электроны проникают вглубь атома и из внутренних слоев выбивают электроны. На свободные места переходят электроны с верхних уровней, в результате высвечиваются фотоны характеристического излучения. В отличие от оптических спектров характеристические рентгеновские спектры разных атомов однотипны. Однотипность этих спектров обусловлена тем что внутренние слои у разных атомов одинаковы и отличаются лишь энергетически, так как силовое воздействие со стороны ядра увеличивается по мере возрастания порядкового номера элемента. Это обстоятельство приводит к тому, что характеристические спектры сдвигаются в сторону больших частот с увеличением заряда ядра. Такая закономерность известна как закон Мозли. Еще одна разница между оптическими и рентгеновскими спектрами, характеристический рентгеновский спектр атома не зависит от хим соединения, в которое этот атом входит.

Характеристическое Излучение возникает всегда при наличии свободного места во внутренних слоях атома независимо от причины, которая его вызвала.

Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом.

В зависимости от соотношения энергии фотона и энергии ионизации имеют место три главных процесса.

Когерентное (классическое) рассеяние. Рассеяние длинноволнового рентгеновского излучения происходит в основном без изменения длины волны, и его принято называть когерентным. Так как в этом случае энергия фотона рентгеновского излучения и атома не изменяется, то когерентное рассеяние само по себе не вызывает биологического действия.

Некогерентное рассеяние (эффект Комптона). Комптон, наблюдая рассеяние жестких рентгеновских лучей, обнаружил уменьшение проникающей способности рассеянного пучка по сравнению с падающим. Это означало, что длина волны рассеянного рентгеновского излучения больше, чем падающего. Рассеяние рентгеновского излучения с изменением длины волны принято называть некогерентными, а само явление – эффектом Комптона.

Он возникает, если энергия фотона рентгеновского излучения больше энергии связи электрона в атоме (энергии ионизации)

Фотоэффект. При фотоэффекте рентгеновское излучение поглощается атомом, в результате чего вылетают электроны из глубоких оболочек атома. Если энергия фотона недостаточна для ионизации, то фотоэффект может проявляться в возбуждении атомов без вылета электронов.

Три основных процесса взаимодействия, являются первичными, они приводят к последующим вторичным, третичным и т.д.явлениям.