|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Магнито-резонансные явления, их применение в медицине1. Расщепление энергетических уровней в магнитном поле. Эффект Зеемана. 2. Резонансные методы исследования вещества. 3. Магнитный резонанс. 4. Электронный парамагнитный резонанс 5. Ядерный магнитный резонанс 6. Метод ЭПР в биологии и медицине
1. Так как макроскопические свойства магнетиков обусловлены их строением, рассмотрим магнитные характеристики электронов, ядер, атомов и молекул, а также поведение этих частиц в магнитном поле. Условно будем считать, что электрон в атоме равномерно вращается вокруг ядра со скоростью по круговой орбите радиусом r. Такое движение аналогично круговому току и характеризуется магнитным моментом . Сила тока, соответствующая движению электрона, который вращается с частотой , равна (1) Где e-заряд электрона Так как , то (2) Так как магнитный момент контура с током P=IS, то (3) Момент импульса электрона (1-й постулат Бора) . Отношение магнитного момента частицы к ее моменту импульса называют магнито-механическим (4) Магнито-механическое отношение выражают через множитель Ланде g: (5) Электрон обладает также и собственным моментом импульса, который называется спином. Спину соответствует магнитный момент. Спиновое иагнито-механическое соотношение вдвое больше орбитального: (6) Соотношения (5) и (6) показывают, что между магнитным и механическим моментом существует вполне определенная «жесткая» связь, так как e и me –величины постоянные. Рассмотрим атом, помещенный в магнитное поле. Его энергия определяется по формуле (7) Где E0-энергия атома в отсутствии магнитного поля -магнетон Бора, g-множитель Ланде, В-индукция магнитного поля, mj-магнитное квантовое число. Так как mj может принимать (2j+1) значений от +j до –j, то из (7) следует, что каждый энергетический уровень при помещении атома в магнитное поле расщепляется на 2j+1 подуровней. Это показано на рис. для j=1/2. Расстояние между соседними подуровнями равно (8) Расщепление энергетических уровней приводит к расщеплению спектральных линий атомов, помещенных в магнитное поле. Это явление называют эффектом Зеемана. Запишем (7) для двух подуровней Е1 и Е2, образованных при наложении магнитного поля: , (9) Е01 и Е02-энергии атома при отсутствии магнитного поля Используя условие частот , (9) можно записать (10) Где -частота спектральной линии при отсутствии магнитного поля, -расщепление спектральной линии в магнитном поле. Согласно правилам отбора для магнитного квантового числа Это соответствует трем возможным частотам: , т.е. в магнитном поле спектральная линия расщепляется на триплет. Примечание: в современной квантовой механике состояние движения электрона в атоме характеризуется 4 квантовыми числами. Главное квантовое число n=1,… -определяет уровни энергии электрона Орбитальное квантовое число l=0.1…n-1-характеризует момент импульса электрона Le относительно ядра: Магнитное квантовое число mj=0. всего 2l+1 значений. Оно определяет проекции орбитального момента импульса на произвольное направление z: Основное квантовое число ms принимает значения +1/2 и -1/2 и характеризует значение проекции спина: 2. Резонансные методы исследования вещества, обладая высокой информативностью и точностью, позволяют исследовать химический состав, симметрию, структуру, энергетический спектр вещества, электрические, спин-орбитальные, магнитные, сверхтонкие взаимодействия. Слово «резонанс» в широком смысле означает возрастание отклика колебательной системы на периодическое внешнее воздействие при сближении частоты последнего с одной из частот собственных колебаний системы. Несмотря на различную природу колебательных систем, которые способны резонировать, общая картина резонанса сохраняется: вблизи резонанса возрастают амплитуда колебаний и энергия, передаваемая колебательной системой извне. Наиболее удобным и распространенным видом периодического внешнего воздействия является э/м излучение. При квантовом описании колебательная система характеризуется набором разрешенных значений энергии (энергетическим спектром). Этот спектр для систем связанных частиц может носить дискретный характер. Переменное э/м поле частоты можно рассматривать как совокупность фотонов с энергией . При совпадении энергии фотона с разностью энергий каких-либо двух уровней наступает резонанс, т.е. резко возрастает число поглощаемых системой фотонов, вызывающих квантовые переходы с нижнего уровня Ei на верхний Ek. Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.) |