Ядерный магнитный резонанс презентация

Содержание


Презентации» Физика» Ядерный магнитный резонанс
Ядерный Магнитный РезонансПлан
 Введение
 История открытия
 Физика ЯМР
 Основы спектроскопии ЯМР
 Основные областиЯ́дерный магни́тный резона́нс (ЯМР) — резонансное поглощение или излучение электромагнитной энергииПредставления о том, что электрон и атомные ядра имеют собственные магнитныеОтто Штерн вместе с Вальтером Герлахом экспериментально подтвердили это в опытахИсидор Айзек Раби активно и успешно развивал это направление. Он впервыеНобелевская премия по физике в 1952 году была присуждена двум американцамРаботы этих авторов в самом авторитетном физическом журнале Physical Review появилисьЗаметим, что в 2007 г., когда мировая научная общественность отмечала столетиеВ основе явления ядерного магнитного резонанса лежат магнитные свойства атомных ядер,Поведение ядер со спином ½ во внешнем магнитном поле Н0. ПриКак определить величину магнитного момента ядра? Ядра обладают угловым моментом       ,Так, у протона (или другого ядра с    Следует отметить, что в отсутствие внешнего магнитного поля все состояния сВ простейшем случае для ядра со спином с I = 1/2Основы спектроскопии ЯМР.  Схема простейшего спектрометра с непрерывной разверткой нагляднаУпрощённая схема импульсного ЯМР с преобразованием Фурье. (Демонстрация принципа).Пример из нобелевской лекции Р.Эрнста (1991 г.). Спектры ЯМР разбавленного раствораСовременные спектрометры ЯМРДейтерированные растворители, используемые в ЯМРОсновные области применения спектроскопии ЯМР
 ЯМР в органической химии Идентификация органическихСпасибо за внимание!



Слайды и текст этой презентации
Слайд 1
Описание слайда:
Ядерный Магнитный Резонанс


Слайд 2
Описание слайда:
План Введение История открытия Физика ЯМР Основы спектроскопии ЯМР Основные области применения спектроскопии ЯМР

Слайд 3
Описание слайда:
Я́дерный магни́тный резона́нс (ЯМР) — резонансное поглощение или излучение электромагнитной энергии веществом, содержащим ядра с ненулевым спином во внешнем магнитном поле, на частоте ν (называемой частотой ЯМР), обусловленное переориентацией магнитных моментов ядер. Я́дерный магни́тный резона́нс (ЯМР) — резонансное поглощение или излучение электромагнитной энергии веществом, содержащим ядра с ненулевым спином во внешнем магнитном поле, на частоте ν (называемой частотой ЯМР), обусловленное переориентацией магнитных моментов ядер.

Слайд 4
Описание слайда:
Представления о том, что электрон и атомные ядра имеют собственные магнитные моменты, было введено в физику В. Паули (Нобелевская премия по физике 1945 года). Представления о том, что электрон и атомные ядра имеют собственные магнитные моменты, было введено в физику В. Паули (Нобелевская премия по физике 1945 года).

Слайд 5
Описание слайда:
Отто Штерн вместе с Вальтером Герлахом экспериментально подтвердили это в опытах с атомными и молекулярными пучками. Отто Штерн был удостоен Нобелевской премии по физике 1943 года с формулировкой: «за вклад в развитие метода молекулярных пучков, открытие и измерение магнитного момента протона». Отто Штерн вместе с Вальтером Герлахом экспериментально подтвердили это в опытах с атомными и молекулярными пучками. Отто Штерн был удостоен Нобелевской премии по физике 1943 года с формулировкой: «за вклад в развитие метода молекулярных пучков, открытие и измерение магнитного момента протона».

Слайд 6
Описание слайда:
Исидор Айзек Раби активно и успешно развивал это направление. Он впервые наблюдал явление ЯМР в молекулярных пучках и получил Нобелевскую премию по физике в 1944 г. «за резонансный метод записи магнитных свойств Исидор Айзек Раби активно и успешно развивал это направление. Он впервые наблюдал явление ЯМР в молекулярных пучках и получил Нобелевскую премию по физике в 1944 г. «за резонансный метод записи магнитных свойств атомных ядер».

Слайд 7
Описание слайда:
Нобелевская премия по физике в 1952 году была присуждена двум американцам Феликсу Блоху (Стенфордский университет) и Эдварду Перселлу (Гарвардский 2 университет) «за развитие новых методов для точных ядерных магнитных измерений и связанные Нобелевская премия по физике в 1952 году была присуждена двум американцам Феликсу Блоху (Стенфордский университет) и Эдварду Перселлу (Гарвардский 2 университет) «за развитие новых методов для точных ядерных магнитных измерений и связанные с этим открытия».

Слайд 8
Описание слайда:
Работы этих авторов в самом авторитетном физическом журнале Physical Review появились одновременно. Им удалось наблюдать явление ядерного магнитного резонанса (ЯМР) в конденсированной фазе. Работы этих авторов в самом авторитетном физическом журнале Physical Review появились одновременно. Им удалось наблюдать явление ядерного магнитного резонанса (ЯМР) в конденсированной фазе.

Слайд 9
Описание слайда:
Заметим, что в 2007 г., когда мировая научная общественность отмечала столетие со дня рождения выдающегося российского физика Е.К. Завойского, первооткрывателя электронного магнитного резонанса, были опубликованы материалы его архивов. Их изучение показало, Заметим, что в 2007 г., когда мировая научная общественность отмечала столетие со дня рождения выдающегося российского физика Е.К. Завойского, первооткрывателя электронного магнитного резонанса, были опубликованы материалы его архивов. Их изучение показало, что в уже 1943 году, т.е., за 2 года до Блоха и Перселла, он также наблюдал сигналы ЯМР в конденсированной фазе, но не сумел добиться надежной воспроизводимости результатов и не опубликовал их.

Слайд 10
Описание слайда:
В основе явления ядерного магнитного резонанса лежат магнитные свойства атомных ядер, состоящих из нуклонов с полуцелым спином 1/2, 3/2, 5/2…. Ядра с чётными массовым и зарядовым числами (чётно-чётные ядра) не обладают магнитным моментом, в то время как для всех прочих ядер магнитный момент отличен от нуля.

Слайд 11
Описание слайда:
Поведение ядер со спином ½ во внешнем магнитном поле Н0. При отсутствии внешнего магнитного поля ориентация спинов хаотична (а), при наложении магнитного поля возникает система спиновых энергетических уровней (b,c).

Слайд 12
Описание слайда:
Как определить величину магнитного момента ядра? 

Слайд 13
Описание слайда:
Ядра обладают угловым моментом , связанным с магнитным моментом соотношением: где — постоянная Планка, — спиновое квантовое число, . — гиромагнитное отношение. Угловой момент и магнитный момент ядра квантованы, и собственные значения проекции и углового и магнитного моментов на ось z произвольно выбранной системы координат определяются соотношением где — магнитное квантовое число собственного состояния ядра, его значения определяются спиновым квантовым числом ядра то есть ядро может находиться в   состояниях.

Слайд 14
Описание слайда:
Так, у протона (или другого ядра с и т. п.) может находиться только в двух состояниях: такое ядро можно представить как магнитный диполь, z-компонента которого может быть ориентирована параллельно либо антипараллельно положительному направлению оси z произвольной системы координат.

Слайд 15
Описание слайда:
Следует отметить, что в отсутствие внешнего магнитного поля все состояния с различными имеют одинаковую энергию, то есть являются вырожденными. Вырождение снимается во внешнем магнитном поле, при этом расщепление относительно вырожденного состояния пропорционально величине внешнего магнитного поля и магнитного момента состояния и для ядра со спиновым квантовым числом I во внешнем магнитном поле появляется система из 2I+1 энергетических уровней, то есть ядерный магнитный резонанс имеет ту же природу, что и эффект Зеемана расщепления электронных уровней в магнитном поле.

Слайд 16
Описание слайда:
В простейшем случае для ядра со спином с I = 1/2 — например, для протона, расщепление и разность энергии спиновых состояний Наблюдение ЯМР облегчается тем, что в большинстве веществ атомы не обладают постоянными магнитными моментами электронов атомных оболочек вследствие явления замораживания орбитального момента. Резонансные частоты ЯМР в металлах выше, чем в диамагнетиках (найтовский сдвиг).

Слайд 17
Описание слайда:
Основы спектроскопии ЯМР. Схема простейшего спектрометра с непрерывной разверткой наглядна и иллюстрирует общие принципы. Можно записать спектр, медленно меняя напряженность поля магнита Н0 при постоянной частоте генератора (развертка поля) , или изменяя частоту при постоянной напряженности поля (частотная развертка). На первых этапах развития ЯМР чаще пользовались разверткой поля. При этом в стандартных экспериментах напряженность поля увеличивалась при движении каретки самописца вправо. Поэтому в обиход вошли выражения «сдвиг сигнала в сторону сильного поля» - т.е. вправо по стандартному спектру. Для получения спектра высокого качества развертку осуществляли с малой скоростью, поэтому запись обычно занимала десятки минут.

Слайд 18
Описание слайда:
Упрощённая схема импульсного ЯМР с преобразованием Фурье. (Демонстрация принципа).

Слайд 19
Описание слайда:
Пример из нобелевской лекции Р.Эрнста (1991 г.). Спектры ЯМР разбавленного раствора 7-этокси-4-метилкумарина, зарегистрированные с а) непрерывной развёрткой и б) в импульсном режиме. Спектры 1Н-ЯМР очень • разбавленного раствора 7-этокси-4- метилкумарина. а) Верхний спектр записан на приборе с рабочей частотой 60 МГц, в режиме непрерывной развертки. Его регистрация заняла 500 секунд. • б) Нижний спектр того же образца записан в импульсном режиме. За то же время было суммировано 100 импульсов, после чего сигнал был подвергнут Фурье- преобразованию. • Это был один из первых импульсных экспериментов, при котором использовалось накопление.

Слайд 20
Описание слайда:
Современные спектрометры ЯМР

Слайд 21
Описание слайда:
Дейтерированные растворители, используемые в ЯМР

Слайд 22
Описание слайда:
Основные области применения спектроскопии ЯМР ЯМР в органической химии Идентификация органических соединений Определение молекулярной структуры. Анализ сложных смесей. Исследование механизмов реакций . Био-ЯМР Определение геометрии молекул белков и субстрат-ферментных комплексов в растворах. ЯМР-томография, ЯМР in vivo, исследование биологических жидкостей. Технические приложения ЯМР ЯМР-томография в материаловедении. ЯМР-каротаж и геофизические применения (гидроскопы). Сверхточная магнетометрия.

Слайд 23
Описание слайда:
Спасибо за внимание!


Скачать презентацию на тему Ядерный магнитный резонанс можно ниже:

Похожие презентации