Отметим три особенности этого спектра:

1.Площади, ограниченные тремя группами пиков, относятся как 1:2:3. Это отношение совпадает с отношением числа протонов в каждой группе.

2.Энергии протонов во всех трех группах различа- ются. Причина: внешнее магнитное поле индуци- рует электрические токи в молекуле, которые соз- дают дополнительное магнитное поле, действую- щее на протоны. Это явление называется "хими-

ческий сдвиг ЯМР", позволяет получить информа- цию об электронных оболочках в молекуле.

3.В группе, где находятся 2 протона, линия ЯМР расщепляется; это вызвано спин-спиновым взаи- модействием протонов, причем в данном случае это взаимодействие осуществляется не напрямую, а посредством атомов углерода.

В приложениях ЯМР очень важными являются ре- лаксационные явления. Когда внешнее ВЧ-поле

выключают, система возвращается в состояние

равновесия в результате взаимодействия иссле- дуемых ядер атомов с другими атомами образца.

Характерное время восстановления равновесия

называется временем спин-решеточной релакса- ции (если образец в твердом состоянии). Это время зависит от строения кристаллической ре- шетки образца, от вида атомов, а также от вида

химической связи, поэтому релаксационные ме-

тоды (т.е. методы, основанные на измерении времен релаксации), широко применяются в хи-

мии.

Для измерения магнитных моментов нестабильных частиц (нейтронов, мюонов, пи-мезонов и др.) американский физик И.Раби (I.Rabi) в 1937году (нобелевская премия в 1944 году) разработал ра- диочастотный метод магнитного резонанса для движущихся пучков этих частиц в магнитных по-

лях. Идея метода Раби заключается в принуди-

тельной переориентации спина частиц резонанс-

ным электромагнитным ВЧ-полем и вычислении

магнитного момента по резонансной частоте поля. Благодаря высокой точности, метод Раби приме- няется и для пучков стабильных частиц, атомов и молекул.

Схема установки для определения магнит- ных моментов частиц в пучке методом Раби

И - источник пучка частиц; В - магнит, создающий однородное поле Н2; А, С - магниты, создающие одинаковые по модулю неоднородные поля Н1 и Н3 с противоположно направленными градиентами; Н4 - резонансное ВЧ-поле; Д - детектор частиц.

Неоднородное поле Н1 поляризует пучок частиц (на- пример, нейтронов), и искривляет его траекторию. Однородное поле не действует на магнитный ди-

поль, поэтому поле Н2 не меняет ни ориентацию

спинов нейтронов, ни форму траектории. Неодно- родное поле Н3 компенсирует искривление траекто- рии, и пучок нейтронов попадает в детектор Д. Но если в пространстве между полюсами магнита В на частицы подействовать ВЧ-полем резонансной час- тоты, то спин частиц изменит ориентацию, сила со стороны поля Н3 также изменится, полной компенса- ции искривления траектории не произойдет, и пучок частиц пролетит мимо детектора. Зная резонансную частоту и индукцию поля Н2, по формуле (31.1) мож- но найти магнитный момент частицы.

Примеры применения метода Раби

Слева: Резонансная кривая для пучка ядер 7Li3 Справа: Резонансная кривая для протонов: ядер

водорода в пучке молекул KOH при B = 0.3453 Тл