Изобретение относится к области использования явления магнитного резонанса для исследования внутреннего строения веществ, в частности к методам определения времен ядерной релаксации в связанной электронноядерной спиновой системе. Методика определения произведения времен ядерной релаксации данным способом проста, оперативна и допускает полную автоматизацию н непрерывность измерения. Последнее особенно важно при необходимости непрерывного контроля за временами релаксации в процессе, например, растворения парамагнитной примеси и определения ее оптимальной концентрации. Возможно преобразование измеряемой величины в напряжение или ток и запись их на ленте самописца. В настоящем изобретении для измерения произведения времен ядерной релаксации в связанной электронно-ядерной спиновой системе используется специфика явления динамической поляризации ядер (ДПЯ)-сильная зависимость фазы и амплитуды сигнала абсорбции 1-й побочной линии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) при ДПЯ (возникающей вследствие модуляции населенностей ядерных уровней, которая осуществляется путем амплитудной модуляции высокочастотного магнитного поля накачки электронного парамагнитного резонанса - ЭПР) от частоты модуляции указанного поля. При амплитудной модуляции высокочастотного магнитного поля, насыщающего ЭПР в связанной электронно-ядерной спиновой системе, по закону Яи(0 Яu+/xcosQ„i(1) населенности ядерных уровней также модулируются. Это приводит к расщирению спектра сигнала ЯМР за счет появления в нем составляющих, кратных частоте модуляции Qm. При этом важными особенностями обладает сигнал абсорбции 1-й побочной линии, который описывается выражением ;,:/C(cosQn,/+SsinQmO КУА +В2соз(Йж/-С),(2) где /С - постоянный множитель, а коэффициенты Л и S определяются соотнощениями (ей - (Qa + Q - ) +2Дше П (Q2 + П,+ Д) + 4Д 0,„(0 4 0(П + П„,) + 2Aa. В (Q2 + ДсиЗ) + 4Дшздг
где err: - , Q -величины, обратные вреГ,
Т,
менам продольной и поперечной ядерной релаксации соответственно; Да) уЯо - со - расстройка частоты для
основной линии ЯМР; -у - гиромагнитное отношение ядер; ц).- частота спин-детектора
ямр.
Амплитуда синфазной с модуляцией поля Ни компоненты сигнала абсорбции 1-й побочной линии при точной настройке на линию основного резонанса ЯМР (Асо -0) равна:
Из выражения (6) для амплитуды КА {0) видно, что при частоте модуляции е она обращается в нуль. Фазовый сдвиг ф при этом равен я/2. Указанное свойство коэффициента Л (0) используется в предлагаемом способе для определения произведения времен ядерной релаксации. Зная частоту модуляции Qmo, при которой синфазная с модуляцией поля накачки ЭПР компонента сигнала абсорбции 1-й побочной линии ЯМР при точной настройке на частоту основного резонанса ЯМР обращается в нуль, произведение времен ядерной релаксации определяем как
TI-TZ QM-(7)
Данный способ определения произведения времен ядерной релаксации позволяет реализовать высокую точность измерений в широком диапазоне измеряемых величин. Это обусловлено больщой крутизной по. частоте модуляции знакопеременного коэффициента А (0) при переходе его через нулевое значение и
3I122ff
сведением процесса измерений к измерению частоты.
Физически предлагаемым способом измеряется произведение времен ядерной релаксации. Если эти времена мало отличаются друг от друга, что имеет место в жидкостях, то указанным способом возможно определение отдельных времен релаксации как
-1
TI -- Г, : й,„о .
(8)
Если времена 7 и TZ сильно различаются, то, измерив каким-либо известным способом одно из них (например, время Гг по ширине линии ЯМР), другие сразу находят из соотношения (7).
Предмет изобретения
Способ определения произведения времен ядерной релаксации в связанной электронноядерной спиновой системе, заключающийся в использовании инерционности ядерно-резонансной системы, отличающийся тем, что, с
целью упрощения определения и повышения его точности, расширяют спектр сигнала абсорбции ядерного магнитного резонанса (ЯМР) путем амплитудной модуляции высокочастотного магнитного поля, насыщающего
электронный парамагнитный резонанс (ЭПР); выделяют синхронным детектированием синфазную с модуляцией насыщающего ЭПР поля компоненту сигнала абсорбции первой побочной линии спектра ЯМР; устанавливают
значение внешнего магнитного поля соответствующим основному резонансу ЯМР; находят частоту модуляции насыщающего ЭПР поля, при которой указанная синфазная компонента сигнала ЯМР обращается в нуль, по
которой и определяют произведение времен ядерной релаксации.
