описание
звоните нам с 10:00 до 16:00
+7(495)374-67-62
 

Квантовая радиофизика: магнитный резонанс и его приложения. Учебное пособие (2-е издание, переработанное)

Квантовая радиофизика: магнитный резонанс и его приложения. Учебное пособие (2-е издание, переработанное)
Нет в наличии
Артикул: 00807055
Автор: Чижик В.И.
Издательство: Издательство СПб университета (все книги издательства)
ISBN: 978-5-288-04805-0
Год: 2009
Переплет: Твердый переплет
Страниц: 700
Пособие подготовлено в соответствии с учебной программой по дисциплине "Квантовая радиофизика" и содержит изложение нескольких спецкурсов, читаемых коллективом авторов на физическом факультете С.-Петербургского университета. В нем отражены некоторые аспекты теории и экспериментальные методы исследования ядерного магнитного и электронного спинового резонансов, используемые при изучении физико-химического состояния вещества и для решения прикладных задач.

Книга предназначена студентам старших курсов и аспирантам физических, химических, биологических и геологических факультетов университетов. Она может быть полезно специалистам, исследующим молекулярную структуру и движение в веществах, находящихся в различных агрегатных состояниях.
Содержание

Предисловие ко второму изданию
Предисловие

Глава 1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЯДЕР И ЭЛЕКТРОНОВ МЕЖДУ СОБОЙ И С ВНЕШНИМИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ ПОЛЯМИ
§ 1.1. Основные сведения об электронных и ядерных моментах
1.1.1. Квантовомеханическое описание свойств момента импульса.
1.1.2. Магнитные дипольные моменты электронов и ядер.
1.1.3. Квадрупольный момент ядра.
§ 1.2. Явление магнитного резонанса
§ 1.3. Макроскопическая спиновая намагниченность
§ 1.4. Установление равновесной спиновой намагниченности. Времена релаксации
1.4.1. Установление стационарного состояния продольной компоненты намагниченности.
1.4.2. Установление равновесной поперечной компоненты намагниченности.
§ 1.5. Феноменологическая теория Блоха
§ 1.6. Поглощение и дисперсия параметры компонент намагниченности. Явление насыщения
§ 1.7. Форма и моменты спектральной линии магнитного резонанса
1.7.1. Формализованное описание формы линии с помощью моментов .
1.7.2. Однородное и неоднородное уширение линий магнитного резонанса.
§ 1.8. Расчет откликов спиновой системы на воздействие импульсных радиочастотных полей
1.8.1. Движение вектора ядерной намагниченности в отсутствие релаксации .
1.8.2. Свободная спиновая прецессия.
1.8.3. Формирование сигналов эха.
1.8.4. Свободная прецессия и спиновое эхо при бесконечно широком спектре.
1.8.5. Одноимпульсное эхо.
§ 1.9. Спиновый гамильтониан. Формализм матрицы плотности
1.9.1. Спиновый гамильтониан .
1.9.2. Матрица плотности.
§ 1.10. Магнитные диполь-дипольные взаимодействия
1.10.1. Гамильтониан диполь-дипольных взаимодействий.
1.10.2. Расчет энергетических уровней выделенной пары ядер.
§ 1.11. Электронно-ядерные взаимодействия
1.11.1. Взаимодействие ядра с орбитальным движением электрона.
1.11.2. Прямое диполь-дипольное взаимодействие.
1.11.3. Контактное взаимодействие.
1.11.4. Магнитное экранирование.
1.11.5. Косвенные спин-спиновые взаимодействия.
§ 1.12. Электрические квадрупольные взаимодействия

Г лава 2. ПРИНЦИПЫ НАБЛЮДЕНИЯ ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА
§ 2.1. Ядерный магнитный резонанс на молекулярных и атомных пучках
§ 2.2. Источники магнитного поля
§ 2.3. Стационарные методы наблюдения ядерного магнитного резонанса
2.3.1. Спиновый детектор.
2.3.2. Прохождение через резонанс.
§ 2.4. Импульсные методы наблюдения ядерного магнитного резонанса
2.4.1. Воздействие 90-градусного импульса .
2.4.2. Амплитуда сигнала свободной индукции .
2.4.3. Основы метода фурье-преобразования ядерного магнитного резонанса.
§ 2.5. Измерение времен релаксации
2.5.1. Измерение времени спин-решеточной релаксации.
2.5.2. Измерение времени спин-спиновой релаксации.
2.5.3. Селективное измерение времен релаксации Ti и Т2 .
§ 2.6. Измерение коэффициентов трансляционной диффузии
§ 2.7. Спиновое эхо в трехимпульсной последовательности

Глава 3. ЯДЕРНАЯ МАГНИТНАЯ РЕЛАКСАЦИЯ
§ 3.1. Вероятность релаксационных переходов
§ 3.2. Двухуровневые системы: релаксация, спиновая температура
§ 3.3. Многоуровневые системы: спин-решеточная релаксация
§ 3.4. Предварительные замечания к теории Редфилда
§ 3.5. Основное уравнение в теории Редфилда
§ 3.6. Флуктуации магнитного поля (Общее рассмотрение)
§ 3.7. Влияние флуктуации магнитного поля на ЯМР-релаксацию
3.7.1. Влияние анизотропии электронного экранирования.
3.7.2. Влияние спин-вращательного взаимодействия.
§ 3.8. Магнитная диполь-дипольная релаксация
§ 3.9. Диполь-дипольная релаксация при взаимодействии двух спинов одного сорта
§ ЗЛО. Диполь-дипольная релаксация при взаимодействии спинов разных сортов
§ 3.11. Скалярная релаксация
§ 3.12. Квадрупольная релаксация
§ 3.13. Релаксация в условиях гетерогенности системы и суперпозиции различных взаимодействий
§ 3.14. Релаксация во вращающейся системе координат

Глава 4. ЯДЕРНЫЙ МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС В ЖИДКОСТЯХ
§ 4.1. Предварительные замечания о расчете спектров ядерного магнитного резонанса
4.1.1. Вычисление величин химического сдвига и косвенного спин-спинового взаимодействия .
4.1.2. Спиновый гамильтониан в жидкостях.
4.1.3. Форма спектральной линии.
4.1.4. Обозначение спектров. Магнитно-эквивалентные и неэквивалентные ядра.
§ 4.2. Расчет спектров ядерного магнитного резонанса
4.2.1. Аналитическое и приближенное вычисление спектров, учет симметрии системы спинов.
4.2.2. Спектр системы р магнитно-эквивалентных ядер.
4.2.3. Расчет спектров ЯМР первого порядка системы АРХЧ .
4.2.4. Расчет спектра системы АВ.
4.2.5. Расчет спектра системы АВХ.
4.2.6. Примеры спектров ЯМР в жидкостях.
§ 4.3. Динамические эффекты в спектрах ядерного магнитного резонанса
4.3.1. Двухпозиционный обмен.
4.3.2. Многопозиционный обмен.
4.3.3. Влияние обменных процессов на косвенные спин-спиновые мультиплеты спектров ЯМР.
§ 4.4. ЯМР-релаксация в жидкостях
4.4.1. Разделение внутри- и межмолекулярного вкладов в диполь-дипольную релаксацию .
4.4.2. Чистые жидкости и их смеси .
4.4.3. Диамагнитные растворы электролитов.
4.4.4. Парамагнитные растворы электролитов.
4.4.5. Гетерогенные системы .

Глава 5. ЯДЕРНЫЙ МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС В ДИАМАГНИТНЫХ ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
§ 5.1. Влияние диполь-дипольных взаимодействий на спектр ЯМР в твердых телах
5.1.1. Спектр ЯМР для выделенной пары ядер разных сортов.
5.1.2. Спектр ЯМР для выделенной пары ядер одного сорта.
§ 5.2. Изучение структурных параметров методом ЯМР
§ 5.3. Метод моментов Ван-Флека
5.3.1. Расчет второго момента спектральной линии.
5.3.2. Экспериментальное определение второго момента.
5.3.3. Форма спектральной линии и ее второй момент при наличии молекулярного движения.
§ 5.4. Влияние квадрупольного взаимодействия на спектр ЯМР
§ 5.5. Методы определения компонент тензора ГЭП по спектрам ЯМР
5.5.1. Универсальный метод определения компонент тензора ГЭП.
5.5.2. Метод единственного вращения.
§ 5.6. Форма спектральной линии ядерного магнитного резонанса в поликристаллах
§ 5.7. Ядерный магнитный резонанс высокого разрешения в твердых телах
5.7.1. Сужение линий спектра ЯМР при вращении образца под "магическим" углом.
5.7.2. Сужение линий спектра ЯМР с помощью импульсных последовательностей.
5.7.3. Экспоненциальные операторы.
5.7.4. Квантовоме-ханический аналог вращающейся системы координат.
5.7.5. Гамильтониан внутренних взаимодействий во вращающейся системе координат. Метод среднего гамильтониана.
5.7.6. Периодическое произвольное воздействие на систему спинов.
5.7.7. Четырехимпульсная последовательность WHH-4.
5.7.8. Импульсная последовательность MREV-8.
§ 5.8. Релаксация в диамагнитных твердых телах. Влияние медленных движений

Глава 6. ЯДЕРНЫЙ МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС В ЖИДКИХ КРИСТАЛЛАХ
§ 6.1. Структура и свойства жидких кристаллов
§ 6.2. Спиновый гамильтониан в жидких кристаллах
6.2.1. Диполь-дипольные взаимодействия
6.2.2. Квадрупольные взаимодействия.
6.2.3. Электронное экранирование ядер.
§ 6.3. ЯМР-спектроскопия жидких кристаллов
§ 6.4. ЯМР-релаксация в жидких кристаллах
Глава 7. ЯДЕРНЫЙ МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС В МАГНИТОУПОРЯ-ДОЧЕННЫХ ВЕЩЕСТВАХ
§ 7.1. Магнитоупорядоченные вещества
§ 7.2. Локальное поле
§ 7.3. Механизмы усиления радиочастотного поля в доменах
§ 7.4. Воздействие постоянного и переменного магнитных полей на антиферромагнетик
§ 7.5. Механизм усиления радиочастотного поля в доменных стенках
§ 7.6. Влияние разброса значений коэффициента усиления поля на амплитуды сигналов свободной прецессии и спинового эха.
7.6.1. Особенности формирования сигналов свободной прецессии и спинового эха в условиях разброса значений коэффициента усиления .
7.6.2. Расчет интенсивности сигналов свободной прецессии и спинового эха при использовании функции распределения ядер по коэффициентам усиления .
§ 7.7. Влияние бесконечно широкого спектра ЯМР на формирование сигналов
свободной прецессии и спинового эха в магнетиках
7.7.1. Свободная прецессия (338). 7.7.2. Влияние бесконечно широкого спектра ЯМР на сигнал спинового эха .
§ 7.8. Собственные частоты связанной электронно-ядерной системы.
§ 7.9. Поведение вектора ядерной намагниченности при учете воздействия ядерной системы на электронную.

Г лава 8. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УРОВНИ АНСАМБЛЯ СЛАБО ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ПАРАМАГНИТНЫХ ЦЕНТРОВ.
§ 8.1. Общий вид гамильтониана электрона в электромагнитном поле.
8.1.1. Квазирелятивистский гамильтониан.
8.1.2. Гамильтониан электрона в электростатическом поле, близком к центральному, и однородном магнитном поле .
8.1.3. Гамильтониан атома с несколькими электронами .
§ 8.2. Модель свободного атома или иона.
8.2.1. Предварительные замечания.
8.2.2. Электрон в кульновом поле (водородоподобный ион) (359). 8.2.3. Волновые функции р- и d-состояний.
8.2.4. Электрон в сферически-симметричном самосогласованном поле.
8.2.5. Модель атома в приближении сферически-симметричного самосогласованного поля.
8.2.6. Модель атома в LS-приближении (учет остаточного взаимодействия).
8.2.7. Модель атома в J-приближении (учет спин-орбитального взаимодействия).
§ 8.3. Модель кристаллического поля..
8.3.1. Предпосылки построения модели .
8.3.2. Классификация кристаллических полей .
8.3.3. Соотнесение конкретных объектов с кристаллическим полем определенного типа .
§ 8.4. Теория групп и ее применение в теории электронного парамагнитного резонанса .
8.4.1. Основные положения теории симметрии. Преобразования симметрии и элементы симметрии.
8.4.2. Применение теории групп к задачам электронного парамагнитного резонанса.
§ 8.5. Расщепление энергетических уровней парамагнитного центра в кристаллическом поле.
8.5.1. Качественный подход .
8.5.2. Аналитическое выражение для потенциала кристаллического поля .
8.5.3. Величина расщеплений электронных уровней в сильном кристаллическом поле.
8.5.4. Расщепление термов конфигураций прк и ndk в среднем кристаллическом поле.
8.5.5. Расщепление уровней энергии парамагнитного центра в слабом кристаллическом поле.
§ 8.6. Парамагнитные комплексы с ковалентной связью.
8.6.1. Недостаточность модели кристаллического поля.
8.6.2. Сущность модели ковалентных связей.
8.6.3. Образование молекулярных орбиталей в парамагнитных комплексах.
8.6.4. Нахождение комбинаций атомных орбиталей лигандов, удовлетворяющих требованиям симметрии.
8.6.5. Уровни энергии комплекса МХв.
8.6.6. Порядок заполнения электронных уровней в октаэд-рических комплексах .
8.6.7. Свойства комплексов

Глава 9. ТЕОРИЯ СПЕКТРОВ ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА.
§ 9.1. Спиновый гамильтониан.
9.1.1. Спиновый гамильтониан в первом приближении теории возмущений.
9.1.2. Спиновый гамильтониан во втором приближении теории возмущений .
9.1.3. Спиновый гамильтониан при наличии оси симметрии выше второго порядка .
9.1.4. Начальное расщепление и анизотропия .
9.1.5. Парамагнетизм Ван-Флека .
9.1.6. Связь параметров спинового гамильтониана с расщеплениями в кристаллическом поле.
§ 9.2. Расчет спектров электронного парамагнитного резонанса методом спинового гамильтониана.
9.2.1. Угловая зависимость частоты электронного парамагнитного резонанса при 5 = 1/2 .
9.2.2. Ион Ni2+ в среднем кристаллическом поле .
9.2.3. Правила отбора и расчет относительных интенсивностей линий в спектре ЭПР.
9.2.4. Ион Сг3+ в среднем кристаллическом поле .
9.2.5. Применение спинового гамильтониана для расчета спектров ЭПР молекул в триплетном состоянии .
§ 9.3. Вырожденный основной уровень в среднем и слабом кристаллических полях
9.3.1. Среднее кристаллическое поле.
9.3.2. Слабое кристаллическое поле.
§ 9.4. Сверхтонкая структура спектров электронного парамагнитного резонанса
и спектроскопия свободных радикалов.
9.4.1. Спиновый гамильтониан при наличии сверхтонких взаимодействий.
9.4.2. Изотропное сверхтонкое взаимодействие.
9.4.3. Спектроскопия свободных радикалов.

Глава 10. ЯДЕРНЫЙ КВАДРУПОЛЬНЫЙ РЕЗОНАНС
§ 10.1. Основы теории ядерного квадрупольного резонанса.
10.1.1. Энергетические уровни, частоты и интенсивности переходов.
10.1.2. Точное решение секулярного уравнения при / = 1 и / = 3/2.
10.1.3. Ядерный квадрупольный резонанс в магнитном поле.
§ 10.2. Зависимость частоты ядерного квадрупольного резонанса от температуры
10.2.1. Вращательные качания.
10.2.2. Трансляционные колебания .
10.2.3. Аномальная зависимость частот ядерного квадрупольного резонанса от температуры.
§ 10.3. Аппаратурные методы регистрации сигналов ядерного квадрупольного
резонанса.
§ 10.4. Физические основы импульсных методов в ЯКР-спектроскопии.
10.4.1. Формирование свободной прецессии при использовании метода ЯКР.
10.4.2. Формирование сигналов квадрупольного спинового эха в нулевом или слабом магнитном поле.
10.4.3. Двухчастотное квадрупольное спиновое эхо.
§ 10.5. Импульсные последовательности, используемые для сужения линий спектра ЯКР.
§ 10.6. Квадрупольная релаксация в твердых телах.
§ 10.7. Методы расчета параметров спектров ЯКР.
10.7.1. Метод Таунса-Дейли.
10.7.2. Неэмпирические методы расчета параметров ядерного квадрупольного резонанса в кристаллах.
10.7.3. Полуэмпирический метод расчета Малликена-Вольфсберга-Гельмгольца.
10.7.4. Метод расчета по модели точечных мультиполей .
Приложение: Выбор базисных функций.

Глава 11. ДВОЙНЫЕ РЕЗОНАНСЫ И ПЕРЕНОС ПОЛЯРИЗАЦИИ.
§ 11.1. Предварительные замечания.
§ 11.2. Эффект Оверхаузера.
§ 11.3. Двойной электронно-ядерный резонанс.
§ 11.4. Варианты импульсных двойных резонансов.
11.4.1. Двойной резонанс спинового эха.
11.4.2. Косвенный метод регистрации ядерного магнитного резонанса на основе кросс-релаксационных эффектов в двойных резонансах.
11.4.3. Прямой метод регистрации сигналов ЯМР.
§ 11.5. Двумерная фурье-спектроскопия ядерного магнитного резонанса.
11.5.1. Сущность многомерной ЯМР-спектроскопии.
11.5.2. Двумерная спектроскопия: получение и интерпретация 2М(2Р)-спектров.
11.5.3. .J-Спектроскопия: разделение эффектов электронного экранирования и скалярного взаимодействия.
11.5.4. Корреляционная двумерная спектроскопия (COSY): идентификация групп ядер, связанных взаимодействиями.
11.5.5. Двумерная спектроскопия на основе эффекта Оверхаузера (NOESY).
11.5.6. Двумерная обменная спектроскопия (EXSY и ROESY).
11.5.7. Многоквантовая спектроскопия: основные понятия.
11.5.8. Заключениe.
§ 11.6. Двойные ядерные квадрупольные резонансы.
11.6.1. Спин-эхо двойной ядерный квадрупольный резонанс.
11.6.2. Стационарный двойной квадрупольный резонанс во вращающейся системе координат .
11.6.3. Двойной ЯМР-ЯКР в сильном магнитном поле.
11.6.4. Двойной ЯМР-ЯКР резонанс в нулевом магнитном поле.
11.6.5. Двойной ЯМР-ЯКР резонанс в слабом магнитном поле.

Глава 12. ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ИДЕИ КВАНТОВОЙ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ.
§ 12.1. Квантовое усиление электромагнитных полей.
§ 12.2. Расчет вероятности квантовых переходов.
§ 12.3. Общие причины уширения спектральных линий.
12.3.1. Естественная ширина линий.
12.3.2. Уширение спектральных линий при взаимодействии микрочастиц с электромагнитными полями.
§ 12.4. Использование спектральных линий в качестве узкополосных фильтров.
§ 12.5. Стабилизация частоты с помощью квантового генератора.
§ 12.6. Стандарты частоты с квантовым дискриминатором.

Глава 13. КВАНТОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ НА МОЛЕКУЛЯРНЫХ И АТОМНЫХ ПУЧКАХ.
§ 13.1. Сортировка молекул и атомов по энергетическим состояниям при движении в неоднородных полях.
§ 13.2. Вращательно-инверсионные спектры молекул.
§ 13.3. Устройство генератора на пучке молекул аммиака.
§ 13.4. Уравнение, описывающее работу молекулярного генератора.
§ 13.5. Причины нестабильности частоты генератора на пучке молекул аммиака
13.5.1. Влияние ширины спектральной линии.
13.5.2. Влияние тепловых шумов.
13.5.3. Влияние эффекта Доплера.
13.5.4. Влияние внутримолекулярных взаимодействий.
§ 13.6. Спектральный переход, используемый в водородном мазере.
§ 13.7. Устройство генератора на пучке атомов водорода.
§ 13.8. Ширина спектральной линии атомов водорода в накопительной колбе и причины нестабильности частоты генератора на водороде.
§ 13.9. Цезиевый стандарт частоты и времени.
§ 13.10. Сравнительный анализ различных квантовых приборов на пучках атомов и молекул.

Глава 14. КВАНТОВЫЕ УСИЛИТЕЛИ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА.
§ 14.1. Магнитная добротность.
§ 14.2. Применение вспомогательного излучения.
§ 14.3. Резонаторные квантовые усилители.
§ 14.4. Квантовые усилители бегущей волны.
§ 14.5. Шумы квантовых усилителей.
§ 14.6. Некоторые конструктивные особенности квантовых усилителей на ЭПР.

Глава 15. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ПРИБОРАХ КВАНТОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ.
§ 15.1. Применение оптической накачки для увеличения интенсивности спектральной линии радиодиапазона.
§ 15.2. Квантовый стандарт времени и частоты на парах рубидия.

Глава 16. КВАНТОВАЯ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНАЯ МАГНИТОМЕТРИЯ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ.
§ 16.1. Метод свободной ядерной индукции в магнитном поле Земли.
§ 16.2. Параметры сигнала свободной ядерной индукции.
16.2.1. Отношение сигнала к шуму.
16.2.2. Форма сигнала свободной ядерной индукции в неоднородном поле.
16.2.3. Реакция приемного контура.
§ 16.3. Динамическая поляризация ядер в слабом магнитном поле.
§ 16.4. Ядерно-резонансные генераторы.
16.4.1. Ядерно-резонансный генератор Шмельцера.
16.4.2. Ядерно-резонансный генератор с текущей жидкостью.
§ 16.5. Принципы построения протонных геомагнитометров.
16.5.1. Спиновые детекторы свободной ядерной индукции.
16.5.2. Регистраторы сигнала ядерной индукции.
§ 16.6. Оптическая поляризация в квантовой магнитометрии.
§ 16.7. Некоторые применения квантовых магнитометров.

Глава 17. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА.
§ 17.1. Использование спинового эха в системах обработки информации.
§ 17.2. Магнитнорезонансная томография.
17.2.1. Получение спиновых изображений из сигналов ядерной индукции в неоднородном поле.
17.2.2. Методы селективного облучения.
17.2.3. Модификации основных методов получения ЯМР-изображений.
17.2.4. Контрастирование магнитнорезонансных изображений.
17.2.5. Применение магнит-норезонансных изображений .
§ 17.3. Использование ядерного магнитного резонанса в земном поле для создания приборов гидродинамического контроля.
17.3.1. Влияние течения жидкости на сигналы ЯМР.
17.3.2. Спиновое эхо в неоднородном магнитном поле.
17.3.3. Наблюдение сигналов ЯМР стационарными методами.
17.3.4. Наблюдение сигналов ЯМР в поле Земли.
17.3.5. Наблюдение сигнала свободной прецессии при внешнем расположении изучаемого объекта относительно датчиков.

Указатель рекомендуемой литературы.

Пожалуйста, оставьте отзыв на товар.

Что бы оставить отзыв на товар Вам необходимо войти или зарегистрироваться
Все права защищены и охраняются законом. © 2006 - 2017 CENTRMAG