Способ идентификации спектра ядерного квадрупольного резонанса Советский патент 1984 года по МПК G01N24/00 

со ю ю

СПОСОБ ИДЕПТИФИКАЩШ СПЕКТРА ЯДЕРНОГО КВАДРУПОЛЬНОГО РЕЗОНАНСА, включающий исследование влияния импульса накачки на одном из резонансных переходов на величину амплитуды сигнала спинового эха па другом, соседнем переходе, отличающийс я тем, что, с целью увеличения чувствительности и повышения точности , насыщающий импульс подают до воз-г действия регистрирующих импульсов, затем варьируют его длительность в пределах от половины длительности первого регистрирующего импульса до величины интервала между импульсами на наблюдаемом переходе и по наличию на этом переходе увеличения амплитуды и модулящш огибающей сигналов спиновогс эха производят отнесение линий.

t11 Изобретение относится к радиоспектроскопии и может быть использовано при исследовании свойств и стру туры органических и неорганических соединений. Известен способ индентифика1 ни спектра ядерного квадрупольного резо нанса (ЯКР), заключающийся в том, что на образец, содержащий ядра с многоуровневой квадрупольной спинсистемой, воздействуют двумя парами импульсов, частоты заполнения которых равны частотам возбуждаемых пере ходов, и по появле1шю двухчастотных сигналов спинового эха производят соотнесение линий 1j . Недостаток данного способа - малая чувствительность. Интенсивность двухчастотных сигналов эха мала и об ласть существования этих сигналов значительно меньше области существо|Вания основных сигналов спинового эха. Поэтому не всегда можно наблюдать сигналы двухчастотного спинового эха. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ идентификации спектра ядерного квадрупольного резонанса, включающий исследование влияния импульса накачк на одном из резонансных переходов на величину амплитуды сигнала спинового эха на другом переходе 2. Импульс накачки подают одновременно с первым регистрирующим импульсом. Длительность импульса накачки изменяют от самой малой длительности (нулю не может быть равно, так как будет существовать двухчастотное возбзгждение до величины (Г- временной интервал между регистрирующими импульсами на наблюдаемом переходе). По уменьше нию a шлитyды сигнала производят соотнесение линий ЯКР. Однако данный способ имеет малую чувствительность и точность. На верх них переходах, где интенсивность сиг налов эха значительная, способ прием лем. Но на нижних переходах, где интенсивность сигналов эха даже при одночастотном возбуждении мала, отно шение сигнал/шум, как правило, при комнатной температуре для большинства образцов составляет 1,2-3,0. При сутствие накачки на соседнем перехо де ведет к дополнительному уменьшени амплитуды сигнала эха. Таким образом для некоторых случаев практически не возможно сделать четко соотнесений линий, так как монотонное уменьшение амплитуды на небольшом временном интервале нельзя заметить (если есть, то незначительное), а на большом временном интервале основной вклад в уменьшение (кроме влияния импульса накачки) амплитуды сигнала эха вносят релаксационные процессы. Кроме быть за счет явления двойного резо- нанса, когда существенно диполь-дипольное взаимодействие двух различных ядер одного соединения. Такое может быть тогда, когда частоты обоих ядер находятся примерно в одном частотном диапазоне (15-125 l-ITn) . К таким образцам можно отнести SbClj , BiClj и т.д. Таким образом, уменьшение амплитуды эха не дает точно информацию о спектре ЯКР. Цель изобретения - увеличение чувствительности и повышение точности. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу идентификации спектра ядерного квадр тюльного резонанса, включающему исследование влияния импульса накачки на. одном из резонансных переходов на величину амплитуды сигнала спинового эха на другом, соседнем переходе, насьщающий импульс подают до воздействия регистрирующих и myльcoв, затем варьируют его длительность в пределах от половины длительности первого регистрирующего импульса до величины интервала между импульсами на наблюдаемом . переходе и по наличию на этом перехо-. де увеличения амплитуды и модуляции огибающей сигналов спинового эха производят отнесение линий. На фиг. 1 приведена импульсная программа двухчастотного возбуждения, которая используется при идентифицировании спектра ядерного квадрупольного резонанса; на фиг. 2 - схема переходов в многоуровневой квадрупольной спит1-системе; на фиг. 3 - зависимость амплитуды сигнала эха (на частоте ,6 МГц, переход- 5/2 -±3/2) от импульса накачки (с частотой заполнениям) -27,8 МГц, переход 13/2 ±1/2) ядер в поликристаллическом ККеОц. Двухчастотное возбуждение возможно в двух вариантах: когда импульс накачки подается на верхнем переходу а наблюдение ведется на нижнем пере3.1 ходе и когда импульс накачки подается на нижнем переходе, а наблюдение ведется на верхнем переходе. Некоторое преимущество имеет второй вариант, так как.интенсивность сигнала спинового эха на частоте верхнего перехода намного больше, чем интенсивность сигнала на частоте перехода. Однако, когда еще не известно, какая из частот относит ся к определенному переходу, нельзя использовать это преимущество. Насьпцаюнгнй импульс подают до регистрирующих импульсов. Если этот им пульс подавать одновременно -с первым или вторым импульсами, то влияние им пульса накачки будет проявляться в уменьшении амплитуды сигнала спиново го ,эха на наблюдаемом переходе. Толь ко при такой импульсной программе двухчастотного возбуждения, которая используется в предлагаемом способе, набл1одаются усиление амплитуды и .эффект модуляции огибающей сигнала спинового эха. Рассмотрим приведенную на фиг. 2 схему переходов в многоуровневой квадрупольной спкн-системе. Если наблиасние ведется на частоте перехода i /2- -±7/2, а импульс накачки подается с частотой заполнения переходов ±5/2- 13/2 ± 1/2, то никакое ус1-шеш1е амплитуды и эффект моду ляции огибающей сигнала спинового эха не наблюдаются. Если же наблюдение ведется на частоте перехода ±9/2 -±7/2, а импульс накачки подается с частотой заполнения,перехода ±7/2i5/2, то наблюдаются усиление амплитуды и эффект модуляции огибающей сигнала эха. Кроме того, возможны еще несколько вариантов двухчастотного возбуждения:, когда импульс накачки подается с частотой заполнения перехода одного изотопа ядер, а наблюдение ведется на частоте перехода другого лэотопа этогр зке ядра; когда импульс накачки -подается с частотой заполнеушя перехода ядер первого неэквивалентного положения, а наблвдение ведется на частоте Перехода второго неэквивалентного поло лсения; когда импульс накачки подается с частотой заполнения перехода одного сорта ядер, а наблюдение ведется начастоте перехода второго сорта ядер одного образца. 064 Рассмотрим одни из вариантов. Если возбуждение спинового эха происходит на частоте переходи 7/2 -5/2 ядер 209 Bi (спин 1-9/2), а импульс накачки подается с частотой заполне1шя перехода i ядер С1 или С1, то наблюдается уменьшение амплитуды эха па частоте перехода -7/2- -i5/2 ядер Bi, но не 1габлюдаются усиление амплитуды и эффект модуляция огибащей сигнала спинового эха на частоте этого же перехода. Таким образом, видно, что единственно точную информацию о структутуре мультиплетных линий ЯКР можно получить, только если наблкщаются усиления аьшлитуды и эффект модуляции огцбающей сигнала спинового эха. Экспериментально это наблюдалось на поликристаллических образцах Cdlj , ККеОц , SbClj , SbOCl, В1С1зИ т.д; При одночастотном возбуждении сигнала эха на нижнем переходе длительности импульсов, как правило, в два раза меньше длительностей импульсов на верхнем переходе. Вот почему бе- рется импульс накачки длительностью от половины первого регистрирующего импульса на наблюдаемом переходе. На фиг.З ви,дно, что-усиление a mлитуды и эффект модуляции наблюдаются до временного интервала между регистрирующими импульсами. Таким образом, насыщающий импульс нужно подавать до воздействия регистрирующих импульсов на набл1одаемом переходе и его длительность изменять от половины величины первого регистрирунлцего импульса до величины 7, где L временнойинтервал между регистр ирующ 1ми 1 тульса:1и. Только тогда полностью наблюдаются увеличение Емп.кггуды и эффект модуляц1«1 оги.ба;о;цеи сигнала спинового эха. По сравнению с прототипом предлагаемьш способ обеспечивает улучшение чувствительности как минимум в 1,5- . 3,0 раза. Улучшение чувствительности и иалич 1е эффекта модуляции огибающей сигнала спинового эха, который бывает только при двухчастотиом возб ждении определенной импульсной программой двух соседних переходов одного ядра одного и того же.изотопа, позволяют получить более информацию о структуре мультиплет- ных линий ЯКР, однозначно соотнести эти линии.

-±.7/Z .±512

.±з/г

.±//2

2