Ядерный магнитный резонанс Я́дерный магни́тный резона́нс (ямр)

1.3 Релаксация
Все виды спектроскопии следуют одному и тому же принципу: молекулы
образца претерпевают переходы с более низкого энергетического уровня на
более высокий энергетический уровень, где молекулы поглощают квант
электромагнитной волны с соответствующей энергией, которая равна разнице
между двумя энергетическими уровнями. В то же время некоторые молекулы с
более высоким энергетическим уровнем возвращаются к более низкому
20
энергетическому уровню при тех же условиях. Поскольку вероятность перехода
с более низкого энергетического уровня на более высокий энергетический
уровень равна вероятности перехода с более высокого энергетического уровня
на более низкий энергетический уровень, а население на более низком
энергетическом уровне немного больше, чем при более высоком. Уровень
энергии, в соответствии с законом распределения Больцмана, может быть
получен сигнал поглощения. Если необходимо поддерживать сигнал
поглощения, некоторые молекулы с более высоким энергетическим уровнем
должны иметь возможность непрерывно возвращаться к более низкому
энергетическому уровню. Этот процесс известен как релаксация. Релаксация в
абсорбционной спектроскопии может происходить самопроизвольно. Однако
его скорость определяется разностью энергий между двумя уровнями энергии.
Чем меньше разность энергий между двумя уровнями энергии, тем медленнее
скорость релаксации. Поскольку ЯМР-переходы имеют наименьшие
энергетические различия в абсорбционной спектроскопии, необходимо
учитывать релаксацию в ЯМР. Если релаксация не эффективна, система
достигнет насыщения, что означает, что население на более высоком
энергетическом уровне равно населению на более низком энергетическом
уровне, что приводит к отсутствию сигнала ЯМР [29].
 Продольная и поперечная релаксация
Релаксация может быть понята более подробно с помощью концепции
вектора намагниченности M. Когда условие ЯМР удовлетворяется, M
наклоняется к оси y вращающейся рамки и, соответственно, к двум
компонентам M: M|| уменьшается от M0 до определенного значения; М┴
увеличивается от нуля до определенного значения. Как только начинается
склонение вектора намагниченности, релаксация возвращает две компоненты
вектора намагниченности в исходное (равновесное) состояние (M|| = M0, M┴=0).
Хотя есть некоторые отношения между релаксацией M|| и что у M┴, две
21
релаксации, известные как продольная релаксация и поперечная релаксация,
соответственно, имеют разные механизмы и физическое значение.
Продольная релаксация - это релаксация продольной составляющей
(вдоль оси z) вектора намагниченности.
(14)
М|| связано с разницей в населении между двумя связанными уровнями
энергии. С точки зрения энергии, ядерный магнитный резонанс - это процесс,
во время которого спиновая система поглощает некоторую энергию из
окружающей среды, чтобы увеличить население более высокого
энергетического уровня. С другой стороны, продольная релаксация возвращает