Вопрос 149

Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР).

Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), резонансное поглощение электромагнитной энергии в сантиметровом или миллиметровом диапазоне длин волн веществами, содержащими парамагнитные частицы. ЭПР - один из методов радиоспектроскопии. Парамагнитными частицами могут быть атомы и молекулы, как правило, с нечётным числом электронов (например, атомы азота и водорода, молекулы NO); радикалы свободные(например, CH₃); ионы с частично заполненными внутренними электронными оболочками (например, ноны переходных элементов); центры окраски в кристаллах; примесные атомы (например, доноры в полупроводниках); электроны проводимости в металлах и полупроводниках.

Условие резонанса определяется фундаментальным соотношением магнитного резонанса

hν = gβB₀.

g - фактор спектроскопич. Расщепления

h - постоянная Планка

В₀ – магнитная индукция

Метод ЭПР даёт уникальную информацию о парамагнитных центрах. Он однозначно различает примесные ионы, изоморфно входящие в решётку от микровключений. При этом получается полная информация о данном ионе в кристалле: валентность, координация, локальная симметрия, гибридизация электронов, сколько и в какие структурные положения электронов входит, ориентирование осей кристаллического поля в месте расположения этого иона, полная характеристика кристаллического поля и детальные сведения о химической связи. И, что очень важно, метод позволяет определить концентрацию парамагнитных центров в областях кристалла с разной структурой.

Вопрос 151

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР).

Я́дерный магни́тный резона́нс (ЯМР) — резонансное поглощение или излучение электромагнитной энергии веществом, содержащим ядра с ненулевым спином во внешнем магнитном поле, на частоте ν (называемой частотой ЯМР), обусловленное переориентацией магнитных моментов ядер.

Одни и те же ядра атомов в различных окружениях в молекуле показывают различные сигналы ЯМР. Отличие такого сигнала ЯМР от сигнала стандартного вещества позволяет определить так называемый химический сдвиг, который обусловлен химическим строением изучаемого вещества. В методиках ЯМР есть много возможностей определять химическое строение веществ, конформации молекул, эффекты взаимного влияния, внутримолекулярные превращения. Химический сдвиг в ЯМР — смещение сигнала ЯМР в зависимости от химического состава вещества, обусловленное экранированием внешнего магнитного поляэлектронами атомов. 

Вопрос 152

Принципы и диагностические возможности магнито-резонансной томографии (МРТ).

Магнитно-резонансная томография — томографический метод исследования внутренних органов и тканей с использованием физического явления ядерного магнитного резонанса. Метод основан на измерении электромагнитного отклика атомных ядер, чаще всего ядер атомов водорода^[2], а именно на возбуждении их определённой комбинацией электромагнитных волн в постоянном магнитном поле высокой напряжённости.

Метод ядерного магнитного резонанса позволяет изучать организм человека на основе насыщенности тканей организма водородом и особенностей их магнитных свойств, связанных с нахождением в окружении разных атомов и молекул. 

Принцип МРТ (ЯМР) основаны на том факте, что ядра определенных элементов  имеют магнитный момент. Это означает, что если образец атомов одного из этих элементов был помещен в магнитное поле, его ядра будут выстраиваться в линию вдоль магнитного поля. Но ядра не выстраиваются строго в направлении магнитного поля. Каждый тип ядра имеет ассоциируемое с ним качество, называемое магнитным моментом. 

Прецессия – явление,  при котором ось вращающегося объекта поворачивается под действием внешних влияний. Частота, с которой ядро осуществляет прецессию - это функция как силы магнитного поля, так и собственно ядра. Данная частота, называемая Ларморовой частотой, пропорциональна силе магнитного поля и  зависит от магнитных свойств ядра: Уравнение Лармора описывает частоту, на которой ядро поглощает энергию.