Condiția de rezonanță
Care este fenomenul RMN? Dacă mișcarea vârfului este observată în câmpul gravitațional al Pământului, atunci sub influența acestui câmp axa vârfului se rotește în jurul direcției câmpului de gravitație. Această mișcare se numește precesie. Frecvența acestei rotații depinde de magnitudinea câmpului de gravitație, adică dacă ne imaginăm că această rotație nu se produce pe Pământ, ci pe Lună, atunci frecvența precesiunii va fi de șase ori mai mică decât pe Pământ. Acest lucru este de asemenea observat pentru un dipol magnetic, de exemplu, pentru un nucleu atomic cu spin I, un moment magnetic, cu un raport gyromagnetic plasat într-un câmp magnetic B0. vectorul comite o precesie cu o frecvență unghiulară. Această frecvență este cea mai mare, cu atât mai mare este raportul gyromagnetic yi și câmpul magnetic extern Bo, și anume:
Dacă, pe spinul nuclear I, în plus față de câmpul magnetic static B, câmpul magnetic alternativ Bi, care este perpendicular pe câmpul B0, acționează de asemenea, atunci poate rezulta o resonanță în sistem. Aceasta se întâmplă în cazul în care frecvența acestui câmp variabil este egală cu frecvența precesiunii momentelor magnetice ale nucleelor. Ca urmare, observăm o interacțiune foarte puternică în sistem, chiar dacă câmpul variabil B / este mic.
Efectul de rezonanță este un fenomen larg răspândit în lumea înconjurătoare. De exemplu, pendulul poate fi învârtit într-o amplitudine foarte mare, dacă este influențat de el într-un anumit moment al "fazei de oscilație".
Formula matematică simplă
care exprimă condiția de rezonanță, este ecuația de bază a RMN.
Să luăm în considerare fenomenul RMN din punct de vedere al mecanicii cuantice. Un număr mare de dipoli magnetici mici conectați cu nucleele atomice sunt complet dezordonați în absența unui câmp magnetic; orientarea lor este echivalentă statistic. Dacă se aplică un câmp magnetic permanent la acest sistem de rotații nucleare, atunci acești magneți elementari vor fi orientați în raport cu direcția câmpului magnetic constant. Conform legii fizice fundamentale descoperite de Stern și Gerlach în 1923, astfel de particule cu spin 7 = 1/2 vor fi amplasate în raport cu câmpul magnetic, nu în mod arbitrar, ci fie de-a lungul sau împotriva câmpului, numărul cuantic magnetic al /, care caracterizează această orientare, va fi fie +1/2 sau -1/2. Acest proces se numește cuantizare.
De obicei, în RMN, poziția sistemului de coordonate este aleasă în așa fel încât direcția câmpului magnetic extern B0 să coincidă cu direcția axei z. Așteptările componentei z a operatorului de rotație I sunt
Energia E ", UI magnetic dipol în câmpul magnetic extern B0 în acest caz este dată de expresie
În acest caz, h este exprimat în termeni de t conform ecuației. Pentru particulele cu spin j = 1/2, plasate într-un câmp magnetic extern, există două niveluri cu energii Ej și Er:
Ca și în orice spectroscopie, tranzițiile între nivelele de energie pot fi induse dacă energia cananelor electromagnetice este egală cu diferența de energie, iar frecvențele câmpului de radiofrecvență B satisfac condiția
Divizarea de către Q dă ecuația de bază a RMN derivată din considerente intuitive.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: