1. Spektral usullar qaysi fizikaviy hodisaga asoslangan va unga qaysilar kiradi. Spektroskopik tadqiqot usullari yordamida qaysi fizikaviy kattaliklar orasidagi bog’lanish o’rganiladi

1 - rasm. Spini I = 1/2 bo’lgan yadro magnit momentini B₀ induksiyali magnit maydonida kvantlanishi.

Spini ½ bo’lgan yadroning va holatlari bir xil energiyaga ega bo’ladi, ya’ni ular vrojdennydir. Magnit induksiyasining kattaligi bo’lgan bir jinsli doimiy magnit maydonida bilan yadroning magnit momenti orasidagi o’zaro ta’sir hisobiga energetik sathlarning vrojdeniyasi (ustma-ust tushish, ajralmaganlik, bir xil qiymatlarga egalik) yo’qoladi. Agar, ning yo’nalishi z-o’qining yo’nalishi bilan mos tushsa (6.1 - rasm), u holda, spin sistemasining ikkita energetik holati orasida farq vujudga keladi.

(6)
Magnit dipolining magnit maydonidagi energiyasi ning ga nisbatan yo’nalishiga qarab yoki ga teng (6.2 - rasm).

2 - rasm. Magnit maydonida proton magnit energetik sathlarini ajralishi.
Ajralgan sathlar orasidagi farqning kattaligi ga to’g’ri proporsionaldir. Proton, energiyasi kam bo’lgan sathdan energiyasi ko’p sathga o’tganda, tashqi manbaning energiyasini yutib o’tadi, yuqoridan pastga o’tganda esa ma’lum chastotadagi elektromagnit to’lqinni chiqaradi.

29. Larmor presessiyasi. Rezonans chastotasi, sharti va uni amalga oshirish usullari (magnit maydon, magnit kvant son, magnit moment, presession, chastota, magnit energetik sathlar, o’tish, generator, monoxromatik, radio, o’zaro ta’sir, yutish).
Borning chastotalar shartiga ko’ra
(1)
yutgan energiyasi va yoki (2)
(bu yerda,  - giromagnit nisbat, shu yadroni xarakterlovchi doimiy kattalik, - magnit momentining z - o’qiga proyeksiyasi, - magnit induksiyasining kattaligi) (chunki ) chiqagan energiyasining chastotasiga teng bo’ladi. (2) tenglama YaMR signali hosil bo’lishining shartini ifodalaydi. YaMR spektral chizig’i 1 - rasmda ko’rsatilgan o’tishlar natijasida hosil bo’ladi.

1- rasm. Magnit maydonida proton magnit energetik sathlarini ajralishi.
Larmor chastotasi esa (2) tenglamaga ko’ra tajribada qo’llanilgan doimiy magnit maydonining kattaligiga bog’liq. Proton uchun =2,675*10⁸T^-1c^-1 bo’lgan holda induksiyasi 1,4 T bo’lgan maydonda rezonans chastotasi = 60 MGs, bu esa to’lqin uzunligi = 5 m bo’lgan elektromagnit to’lqinlarning radio sohasiga to’g’ri keladi. Yadroning larmor chastotasi shu maydon uchun rezonans shartiga ko’ra hisoblangan elektromagnit to’lqinlar chastotasiga teng bo’lsa rezonans hodisasi bo’ladi. Bu holat metil spirtining YaMR ¹H spektri keltirilgan rasmni quyi qismida ko’rinib turibdi. Agar, namunaga ta’sir qilayotgan elektromagnit to’lqinlarning chastotasi ikki energetik sath orasidagi o’tish chastotasiga teng bo’lsa, yadrolar bu to’lqinlarning energiyasini rezonans yo’li bilan yutib qo’zg’algan sathga o’tadi. Qo’zg’atuvchi to’lqinlarning manbai sifatida radiochastotali generator yoki radio to’lqinlari tarqatuvchi peredatchik ishlatiladi. Generatorning yadrolar tomonidan yutilgan energiyasini radiochastota sohasida ishlaydigan elektrik ko’prik orqali qayd qilish mumkin.
30. YaMR spektrometri, tarkibiy qismlari va ishlash prinsipi. Optik spektrometrlarga o’xshash tomonlari va undan farqi (magnit maydon, namuna, induktiv g’altak, generator, radio, chastota, kompyuter, o’ziyozar, yoyish, signal, kuchaytirgich, suyuq geliy, o’ta-o’tkazuvchanlik). YaMR spektroskopiyasining tajribalarida namuna, ko’pincha diametri 5 mm bo’lgan shisha trubkaga quyilib, u esa o’z navbatida, bir jinsli magnit maydoni hosil qiluvchi magnit qopqoqlari o’rtasiga joylashtirilgan datchikka qo’yiladi. Namunaga chastotasini o’zgartirish mumkin bo’lgan elektromagnit nurlari (to’lqinlari) bilan ta’sir etiladi. Agar, namunaga ta’sir qilayotgan elektromagnit to’lqinlarning chastotasi ikki energetik sath orasidagi o’tish chastotasiga teng bo’lsa, yadrolar bu to’lqinlarning energiyasini rezonans yo’li bilan yutib qo’zg’algan sathga o’tadi. Qo’zg’atuvchi to’lqinlarning manbai sifatida radiochastotali generator yoki radio to’lqinlari tarqatuvchi peredatchik ishlatiladi. Generatorning yadrolar tomonidan yutilgan energiyasini radiochastota sohasida ishlaydigan elektrik ko’prik orqali qayd qilish mumkin. Ko’prik orqali ajratib olingan signal kuchaytiririladi va o’ziyozar asbob yordamida yozib olinadi. Shunday qilib yozib olingan spektrdan YaMR spektr chiziqlarining rezonans chastotasini topish mumkin. Demak, YaMR spektrometr ham, optik spektrometr qanday elementlarni o’z ichiga olsa, shu elementlarga egadir; elektromagnit nurlar manbai, namuna uchun yacheyka va detektor. Lekin, shu bilan birga, ular orasida bir nechta keskin farq bor. Bularning birinchisi, L g’altak tomonidan hosil qilinadigan radio to’lqinlar, har bir chastota uchun monoxromatikdir, shuning uchun ham, murakkab «nurni» spektrga yoyuvchi prizmaning yoki difraksion panjaraning keragi yo’q. Ikkinchi farq qiluvchi xususiyati, namunani albatta kuchli doimiy magnit maydoniga joylashtirish kerak. Bundan tashqari, qattiq jismlarning YaMR spektrlari bilan, suyuqliklarning YaMR spektrlari bir-biridan katta farq qiladi. YaMR spektroskopiyasi, elektromagnit spektrning uzun to’lqinli chetidan joy oladi. Rezonans shartini (oldingi ma’ruzadagi 4.10) tajribada ikki xil yo’l bilan amalga oshirish mumkin; magnit maydonini doimiy saqlab turib, namunani «nurlantirayotgan» radio chastotali generatorni chastotasini o’zgartirish orqali (chastota bo’yicha yoyish), yoki chastotani doimiy saqlab, doimiy magnit maydonini kattaligini o’zgartirish orqali (maydon bo’yicha yoyish) energetik sathlar orasida o’tishlarni amalga oshirish mumkin. Maydon bo’yicha yoyish orqali YaMR spektrlarini yozganda maydonning kattaligi spektr yozilayotgan qog’ozga nisbatan chapdan o’ngga qarab oshirib boriladi. Maydon bo’yicha yoyish usuli bilan ishlaydigan spektrometrlarni magnit qutblarini qopqoqlariga maxsus g’altaklar o’rnatilgan (yoyish g’altaklari). Bu g’altaklar orqali, magnit maydonining kattaligi ni kichkina oraliqda uzluksiz o’zgartirish mumkin. Chastota bo’yicha yoyish usulida, o’zi yozar asbobning perosi chapdan o’ngga qarab harakat qilganda chastota shu yo’nalish bo’yicha kamayib boradi. Shuning uchun, odatdagiday, o’zi yozar asbob chapdan o’ngga qarab harakatlanganda birinchi bo’lib, rezonans chastotalari katta bo’lgan yadrolarning signallari yoziladi. Yuqorida aytib o’tilgan elektromagnitlardan tashqari, YaMR spektrometrlarida doimiy magnitlar ham ishlatiladi. Bunday magnitlarning kamchiligi, ularning atrof muhitning temperaturasiga va boshqa magnit maydonlarining ta’siriga juda sezgirligi hamda, katta maydonlarni hosil qilib bo’lmasligidir. Lekin, bunday magnitlarga elektromagnit o’ramlaridagi issiqlikni olib chiqayotgan suv orqali sovutish sistemasi kerak bo’lmaydi. Oxirgi yillarda shunday YaMR spektrometrlari qurildiki, ularda doimiy magnit maydoni hosil qilish uchun o’ta o’tkazuvchanlik qobiliyatiga ega bo’lgan solenoidlardan foydalanildi. Aniqrog’i, bunday solenoidlar YaMR spektrometrlari uchun qurildi. Bunday magnitlar, oddiy elektromagnitlarga va doimiy magnitlarga qaraganda kuchlanganligi katta bo’lgan magnit maydonlari hosil qiladi. Bu esa o’z navbatida, YaMR tajribalarining sezgirligini keskin oshirishga olib keladi. Bunday magnitlarning boshqa ustunliklari ham bor. Lekin bunday magnitli spektrometrlarning narxi va ularni ishlatish uchun bo’ladigan xarajatlar oddiy YaMR spektrometrlarining narxidan juda yuqoridir.
31. Kimyoviy siljish. Ekranlanganlik doimiysi. Kimyoviy siljish nimalarga bog’liq (elektron bulut, yadro, aylanma harakat, magnit maydoni, yo’nalish, lokal maydon, elektromanfiy, vodorod bog’). Real moddalarda yadro atom va molekulalarning tarkibiga kiradi va ularning elektronlari bilan o’zaro ta’sir qilishadi. Magnit maydonida yadroni o’rab turgan elektron buluti aylanma harakatga keladi, bu aylanishning yo’nalishi shunday bo’ladiki uning natijasida hosil bo’lgan magnit maydonining yo’nalishi, doimiy magnit maydonining yo’nalishiga teskari bo’ladi. Odatda bu hodisaga diamagnit aylanish deyishadi. Demak, yadro joylashgan nuqtadagi lokal (yakuniy) magnit maydonining kattaligi
(1)
bu yerda - elektromagnit yoki solenoid hosil qilgan doimiy magnit maydonining kattaligi, - doimiy magnit maydonining ta’sirida elektronlar hosil qilgan magnit maydonining kattaligi. Elektronlar hosil qilgan magnit maydoni , ga to’g’ri proporsional bo’lgani uchun
(2)
bu yerda -doimiy kattalik bo’lib unga ekranlanish doimiysi deyiladi. (2) hisobga olib (1) quyidagicha yozamiz: (3)
bu yerda - doimiy magnit maydonining z - o’qiga proyeksiyasi. Shunday qilib, elektronlarning diamagnit aylanishi, yadroni doimiy magnit maydonidan ekranlab turadi. Buning natijasida yadro turgan nuqtadagi magnit maydoni , dan kam bo’ladi. Har bir alohida olingan atom, o’ziga xos bo’lgan ekranlanish doimiysi bilan xarakterlanadi. Lekin, atom molekulaning tarkibida bo’lganda tabiiyki, uning ekranlanish domiysi elektron bulutining o’zgarishiga qarab birmuncha o’zgaradi. Shuning uchun ham, (3) tenglamani umumiy ko’rinishda quyidagicha yozish mumkin.
(4)
bu yerda - i yadro turgan nuqtadagi magnit maydonining kattaligi, – i yadroni ekranlanish doimiysi. YaMR spektroskopiyasining ikkita juda muhim xususiyati o’z aksini topgan: 1) bir xil yadrolar uchun (biz qaragan holda protonlar uchun) yutilish polosalarining spektrdagi o’rni ularning kimyoviy atrofiga bog’liq ekanligi (xuddi shu sababga ko’ra bu signallar orasidagi masofani odatda kimyoviy siljish deyishadi) va 2) spektr chiziqlarining yuzalari ekvivalent yadrolarning soniga to’g’ri proporsional (ekvivalent yadrolar deb bir xil kimyoviy siljishga ega bo’lgan yadrolarga aytiladi) ekanligi. YaMR spektroskopiyasining bu ikki xossasi sifat va miqdor tahlillarining asosini tashkil etadi. Kimyoviy siljishlarni magnit maydon kuchlanganligining birligi teslalarda, aniqrog’i mikroteslalarda (mkT) o’lchash mumkin, chunki, signallar orasidagi farq T birligida juda kichkina. Masalan, yuqorida ko’rilgan spektrdagi OH va CH₃ signallari orasidagi farq = 3,26 mkT ni tashkil etadi.