Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
рич. поля, влияющего на условие резонанса (I). j
Мощность P эл.-магн. поля, поглощаемая веществом на частоте v, равна •
/>=ьдлад|и^|2, (3) I
J
г
где А/V определяется ф-лой (2), g(v) — плотность состояний на частоте перехода, определяющая форму и ширину линии поглощения, а величина W^j пропорциональна недиагональиому матричному элементу оператора магн. (электрич.) дипольного момента частицы и амплитуде соответствующей компоненты радиочастотного поля.
Стационарное поглощение веществом мощности P предполагает дальнейшую передачу энергии термостату, роль к-рого обычно выполняют степени свободы, связанные с тепловым движением (колебания крнсталлич. решётки, хаотич. движение молекул жидности, кннетич. энергия электронов проводимости н пр.). Указанный процесс называют продольной релаксацией и характеризуют постоянной времени T1. При росте мощности эл.-магн. поля до значений, обеспечивающих условие g(v )| W^f2T1 й 1, продольная релаксация уже не успевает отводить в термостат поступающую энергию, происходит насыщение резонансного поглощения (AiV —*¦ 0). Насыщение используют в Р. для измерения T1 н получения информации о движении частнц, спин-фононных взаимодействиях и пр.
Импульсные методы получили распространение в ЯМР, ЯКР и отчасти в ЭПР. Прк этом вещество подвергается действию короткого мощного радиочастотного импульса, переводящего систему частиц в когерентное нестационарное квантовое состояние, являющееся суперпозицией СОСТОЯНИЙ \fi ) И |^>. Возникающее прк этом движение ансамбля частиц (в случае магн. резонанса — когерентная прецессия спннов вокруг постоянного магн. поля) генерирует в датчике сигнал свободной индукции Fft). Взаимодействие частиц друг с другом и с разл. полями приводит к потере когерентности и затуханню Fft) с характерным временем поперечной релаксации т2. Ф-ция Fft) содержит полную информацию
о спектре поглощения и связана с ним преобразованием Фурье. Применение двух и более последоват. импульсов позволяет частично компенсировать потерю когерентности (см. Спиновое эхо), что повышает чувствительность и разрешающую способность метода.
В косвенных методах резонансное поглощение радиочастотного поля регистрируют по изменению (обычно небольшому) нек-рых макроскопич. характеристик вещества. Ими могут быть, напр., интенсивность и поляризация оптич. люминесценции (оптич. детектирование), анизотропия у- и {ї-радиоакт. излучения, траектории молекулярных и атомных пучков в неоднородном внеш. поле (см. также Раби метод), темп-ра образца, его способность к нек-рым хнм. реакциям и пр. К косвенным методам можно отнести также двойные резонансы, в к-рых поглощение квантов одной частоты регистрируют по отклику на другой частоте. Для расширения возможностей Р. используют многоквантовые и параметрнч. эффекты, акустич. методы (см., напр., Акустический парамагнитный резонанс). В В Ч-области диапазона радиоволн (частота выше IO11 Гц) Р. по своим методам н объектам исследования приближается к ИК-спектроскопии (см. Субмил-лиметровая спектроскопия).
Р. применяют в физике, хкмии, биологии, технике для получения детальной информации о внутр. структуре и атомно-молекулярной динамике твёрдых тел, жидкостей н газов, определения структуры и конформацнн молекул, измерения магн. н электрич. моментов микрочастиц, изучения нх взаимодействий друг с другом и с разл. внеш. и внутр. полями. Методы Р. используют также для качеств, и количеств, хим. анализа, контроля хим. и бнохнм. реакций, определения структуры примесей и дефектов, измерения магн. полей, темп-ры, давления, для неразрушающего контроля материалов и изделий. В Р. было впервые получено индуцнров. испускав ке, что привело к созданию квантовых генераторов в. усилителей СВЧ-днапазона — квантовых стандартов частоты и чувствительных приёмников, а затем и
лазеров (см. также Квантовая ллектроника). Один из видов двойного резонанса — динамич. поляризацию ядер (см. Ориентированные ядра, Oeepxayaepa эффект) — Применяют при создании поляризованных ядерных мишеней. Р. используют также в медицине для получения диа-гностич. изображений внутр. органов (см. Томография).
Jlum.: Таунс Ч„ Шавлов А., Радиоспектроскопия, пер. с англ.. М., 1959; Инграм Д., Спектроскопия на высоких й сверхвысоких частотах, пер. с англ., М., 1950; Альтшулер С. А., К о з ы р е в Б. М., Электронный парамагнитный резонанс соединений элементов промежуточных групп, 2 изд., М., 1972; Абрагам А., Ядерный магнетизм, пер. с англ., М., 1963; Сликтер Ч., Основы теории магнитного резонанса, пер. с англ., 2 изд.. М., 1081; Л у н д и н А. Г., Ф е д и н Э. И., Ядерный магнитный резонанс. Основы и применения, Новосиб., 1980; Физические основы квантовой радиофизики, Л., 1985.
В. А. Ацаркин,
РАДИОТЕЛЕСКОП — устройство для приёма радиоизлучения космич. объектов. Состоит нз трёх осн. частей: антенны, малошумящего приёмника (радиометра) и анализатора сигналов.
Антенна радиотелескопа собирает падающее на неё радиоизлучение с определ. участка неба, угл. размеры к-рого определяются шириной диаграммы направленности. Эффективность антенны зависит от её эфф. площади н шумовой температуры. Антенна находится в поле излучения Земли, к-рое соответствует шумовой темп-ре ок. 300 К. Чтобы избежать «засветки» излучением Земли, принимаются спец. меры. Используют т. и. скалярные (коррегнрованные) облучатели антеин. Такой облучатель представляет собой конич. рупор с ребристой поверхностью. Он обеспечивает максимально возможный приём сигнала со всей геом. поверхности зеркала антенны и минимально возможный вне его. Шумовая темп-ра антенны достигает мин. значений при использовании Кассегреновскон (или Грегорианской) системы облучения (аналогичной соответствующим схемам оптических телескопов) в сочетании со скалярным облучателем во вторичном фокусе. В такой системе облучаемое вторичное зеркало находится на фоне неба, что уменьшает «засветку» нзяученнем Земли. Яркостная температура неба в диапазоне сантиметровых и миллиметровых радиоволн составляет всего неск. градусов. Чтобы снизить потери, определяемые поглощением в атмосфере, Р. миллиметрового диапазона устанавливают высоко в горах.
