§7.10 Радиоспектроскопиялық өлшеу әдісі

Атом ядросын радиоспектроскопиялық әдіс бойыншазерттегенде, электрондық парамагниттік резонанспен ядролық магниттік резонанстың үлкен мәні бар.

Зееман эффектісінде айтылғандай сыртқы магнит өрісінде әрбір спектрлік сызықтар бірнеше компоненттерге жіктеледі, жіктелген деңгейлердегі энергия:

∆W_{H, J} = m_Jg μ_БH (7.10.1)

Мұндағы Н – сыртқы магнит өріс кернеулігі, μ_Б–Бор магнетоны, g – Ланде факторы, m_J – магниттік кванттық сан,

m_J = ± J; ±(J -1); ± (J – 2) … тағы басқа, барлығы 2J + 1 мәні болады, яғни деңгей 2J + 1 жіктеледі.

Егер атом ядросы спинге ие болса, онда электрондық қабаттың магнит моменті атом ядросының магниттік маментінің әрекеттесуінен пайда болған энергия деңгейінің жіктелуі аса жұқа майда болады және спектрлік сызық құрылысыда өте жұқа болады. Затты магнит өрісіне орналастырса энергия деңгейі өте жұқа компоненттерге жіктеледі. Осы жіктелу шамасын, мынадай түрде жазамыз:

∆W_H,F = m_F g_F μ_БH (7.10.2)

мұндағы g_F–g фактор; _Б - Бор магнетоны, m_Ғ - магнит өрісіндегі әсерлескен магниттік кванттық сан, Ғ - магнит моментінің жиынтығы:

немесе (7.10.3)

Жуықтаған түрде

барлығы m_Ғ = 2J +1 мәні болады,

Ал (7.10.4)

Осындай магнит өрісіндегі деңгейлерге жіктелу (7.8-суреткесәйкес) L=0 немесе J=S = 1/2 мәндерінде = 1/2 ; I = 3/2 тең болатындығы берілген.

7.8 Сурет

7.8^а-суретте Н–магнит өрісінің бір мәніне келетін жіктелу көрсетілген. Компаненттер аралығындағы өте жұқа құрылымның, магниттік деңгейлерге жіктелуі, m_J = 1/2 және m_J = -1/2 мәнінде жиіліктері төрт мәнге ауысады: ν₁; ν ₂; ν ₃; ν ₄. бұл радиотолқынның сантиметрлік диапазонына сәйкес келеді.

Сонымен өте жоғары жиіліктегі (ӨЖЖ) (сантиметрлік және милиметрлік диапазондағы радиотолқын) генаротор, берілген жиіліктегі өте жұқа магниттік жіктелуді анықтайды (ӨЖЖ) да магнит өрісін ұдайы өзгертіп тұрады. Сонда өте жұқа құрылымдар магниттік деңгейлерге жіктелгенде, олардың арақашықтығы m_J –бірдей және әртүрлі болып өзгереді де, деңгейлер арасындағы кванттық ауысулар орындалады. Өте жұқа структурадағы магниттік жіктелу магнит өрісінің әртүрлі мәндерінен табылады. (7.8^б суретте көрсетілгендей).

Егер атомның қалыпты күйдегі толық моменті J = 0 болса, онда сыртқы магнит өріс әсерінен ядроның магниттік моменті мен спині анықталады. Мұндай жағдайда магниттік әсерлесу энергиясы мына формуламен анықталады:

(7.10.5)

Деңгейлер арақашықтығы

(7.10.6)

Егер,өріс шамасы 1000э болса, онда ν–жиілігі–10⁶-10⁷гц құрайды. Магниттік жіктелу сызығының жиілігін өлшеу арқылы, ядроның магнит моментінің шамасын анықтауға болады. Ядроның магнит моментінің жұтылу жиілігі бойынша өлшеу әдісі, ядроның магниттік резонансы деп аталады. Ядроның магниттік резонансын бақылау үшін радиотолқынды генаратордың тербелмелі контур катушкасына, үлгіні жиілік облысында орналыстырады.

Электромагнит полюсінің арасына катушканы үлгімен орналастырады. Контурдағы катушка осін магнит өрісінің күш сызығына перпендикуляр етіп орналастырады. Генератор жиілігін өзгерте отырып, электромагниттің үлгімен жұтылған электромагнит энергиясын анықтаймыз.