SU1124208A1 - Способ измерени времен релаксации парамагнитных центров вещества - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕН РЕЛАКСАЦИИ ПАРАМАГНИТНЫХ ЦЕНТРОВ ВЕЩЕСТВА , заключающийс  в периодическом выведении парамагнитной системы Из равновеси  возмущающим воздействием , представл ющим собой насьпцающий микроволновый импульс, синхронно с которым измен ют значение напр женности пол ризующего магнитного пол  с нерезонансного на резонансное, осуществл ют модул цию резонансного пол ризующего магнитно: о пол  по закону случайно флюктуирующей во времени ФУНКЦИИ, выбранной так, что ее среднее значение равно нулю, а среднеквадратичное отклонение превьшает глубину кросс-релаксации, и с окончанием насыщающего микроволнового импульса возвращают значение напр женности пол ризующего магнитного пол  к первоначальному значению, и регистрации неравновесных сигналов парамагнитной восприимчивости, о тличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений, последовательно измен ют после казкдого возмущающего воздействи  врем  задержки начала регистрации неравновесных сигналов парамагнитной восприимчивости , осуществл   ее при всех временах задержки, затем многократно повтор ют весь цикл измерений , суммиру  неравновесные сигналы парамагнитной восприимчивости, соответствующие одинаковым временам задержек .

Description

Изобретение относитс  к радиоспектроскопии , конкретнее к измерению времен релаксации парамагнитных центров веществами может быть применено в научно-исследовательских институтах и лаборатори х, занимающихс  вопросами твердого тела, лазерных материалов, белка и р дом вопро сов физической химии, т.е. проблемамИэ требующими высокой точности измерени  времен релаксации. Известен способ измерени  времен релаксации парамагнитных центров вещества, заключающийс  в том, что на парамагнитные центры вещества периодически подают возмущающее воздей ствие, представл ющее собой насьпцающий микроволновый импульс, одновременно с которым осуществл ют скачок пол ризующего магнитного пал  {ПМП) со значени , наход щегос  вне неоднородно уширенной линии электронного парамагнитного-резонанса (ЭПР), до значени , соответствующего выбранно ry дл  насыщени  между на неоднородно уширенной линии ЭПР. Одновременно с окончанием действи  насыщающего микроволнового импульса ПМП возвращают к первоначальному значению. Период повторени  насыщающих импульсов выбирают достаточным дл  возвращени  парамагнитной системы к состо нию равновеси . Через некоторое регулируемого врем  задержки- после насьацаю щего импульса осуществл ют быстрое прохождение ПМП через всю неоднородно уширенную линию ЭПР и с помощью контрольного микроволнового ПОЛЯ той ste частоты, что и насыщающее, регист рируют неравновесные сигналы парамагнитной восприимчивости. повыщени  чувствительности осуществл ют накопление сигнала, повтор   при том же времени задержки быстрое прохождение необходимое число раз. Потом измен ют врем  задержки и регистрируют сигнал в следующей временной точке. Таким образом проход т весь диапазон времен задержки и получают экспериментальную кривую 13. Прибор дл  осуществлени  способа позвол ет исследовать парамагнитные образцы с временами спин-решетчатой релаксации и спектральной диффузии в пределах 300 мкс - 1 с, а также регистрировать сигнал, пропорциональный разности между насыщенным и ненасыщенным спектрами. Недостатками данного способа  вл ютс  невозможность пр мого измерени  времен спин-решетчатой релаксации , низка  точность вследствие температурного дрейфа образца и электронного дрейфа устройства, невозможность проведени  экспериментов при плавном изменении внешних условий , воздействующих на образец, Наибапее близок к предлагаемому способ Измерени  времени релаксации парамагнитных центров вещества, заключающийс  в периодическом выведении парамагнитной системы из равновеси  возмущающим воздействием, представл ющим микроволновый импульс, синхронно с которым измен ют значение напр женности пол ризующего магнитного пол  с нерезонансного на резонансное и осуществл ют модул цию резонансного пол ризующего магнитного пол  по закону случайно флюктуирующей во времени функции, выбранной так, что ее среднее значение равно нулю, а среднеквадратичное отклонение превышает глубину кроссрелаксации , и с окончанием насыщающего микроволнового импульса возвращают значение напр женности пол ризующего магнитного пол  к первоначальному значению, и регистрации неравновесных сигналов парамагнитной восприимчивости 2. Недостатками известного способа  вл ютс  низка  точность измерени  времени релаксации, обусловленна  дрейфом температуры образца и параметров релаксометра, и св занные с этим большие ошибки в разделении кривой спада на отдельные экспоненты, что вызывает большие трудности в определении механизмов релаксации. Цель способа - повышение точности измерений. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу измерени  времен релаксации парамагнитных центров вещества, заключающемус  в периодическом выведении парамагнитной с.истемы из равновеси  возмущающим воздействием, представл ющим собой насыщающий микроволновый импульс, синхронно с которым измен ют значение напр женности пол ризующего магнитного пол  с нерезонансного на резонансное, осуществл ют модул цию резонансного пол ризующего магнитного пол  по закону случайно флюктуиауюшей во времени функции, выбран3

ной так, что ее среднее значение . равно нулю, а среднеквадратичное отклонение превышает глубину кроссрелаксации , и с окончанием насьщающего микроволнового импульса возвращают значение напр женности пол ризующего магнитного пол  к первоначальному значению и регистрации неравновесных сигналов парамагнитной восприимчивости, последовательно измен ют после каждого возмущающего воздействи  врем  задержки начала регистрации неравновесных сигналов парамагнитной восприимчивости ,осуществл   ее при всех временах залержки , затем многократно повтор ют весь цикл измерений, суммиру  неравновесные сигналы парамагнитной восприимчивости , соответствующие одинаковым временам задержек,.

Применение предлагаемого способа позвол ет компенсировать дрейф релаксометра и температуры и, следовательно , уменьщить ошибку в определении времени релаксации в 2-3 раза, измерить с большой точностью времена релаксации на образцах с низкой концентрацией парамагнитных центров, накаплива  сигналы до получени  необходимой точности, увеличить количество полезной информации, получаемой за врем  работы прибора за счет сокращени  времени прогрева аппарату ры, а кроме того, получить зависимость релаксационных характеристик от внешних параметров, например температуры , при плавном их изменении.

Пример. Измер ют врем  спинрешетчатой релаксации (СРР) Т.-анион радикала нафтазарина при 5 К. Точность измерений должна быть не

ЙА208 4

ниже 1%. Отношение сигнал/шум на выходе приемника - 1,5. Возмущающее воздействие представл ет собой импульс микроволнового магнитного пол , 5 подаваемый на образец при одновременной пилообразной модул ции ПМП с длительностью переднего фронта 200 МКС, Мощность насьщающего импуль ja 50 мВт, его длительность Ен 200 МКС. Период повторени  возмущающего воздействи  Т 3 с. За один период повторени возмущающего воздействи  с помощью контрольного микроволнового магнитного пол  Н 7,.1 мВт во врем  быстрбй развертки ШШ длительностью Ср 500 мкс и амплитудой 4 Э осуществл ют одну регистрацию неравновесного сигнала. Выбирают число задержек М 20, значение посто нного ПМП Н 3700 Э, амплитуда модул ции Н 0,5 Э; частота модул ции 0), 500 кГц. Измерени  начинают через 10 мин после включени  аппаратуры, в товрем  как по способу-прототипу измерени  начинают только после не менее 2-часового прогрева. Провод т три измерени  времён СРР с разным числом накоплений .

Изобретение позвол ет повысить точность измерений, а также получить зависимость релаксационных параметров от внешних параметров.

Так как врем  непрерывной работы спектрометра-релаксометра Импульс составл ет 8 ч, то, следоватепьно, сокращение воемени прогрева tO мин за один рабочий день почти на 25% сокращает непроизводительные потери электроэнергии, хладагента, амортизации аппаратуры.

Claims (1)

1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕН РЕЛАКСАЦИИ ПАРАМАГНИТНЫХ ЦЕНТРОВ ВЕЩЕСТВА, заключающийся в периодическом выведении парамагнитной системы из равновесия возмущающим воздействием, представляющим собой насыщающий микроволновый импульс, синхронно с которым изменяют значение напряженности поляризующего магнитного поля с нерезонансного на резонансное, осуществляют модуляцию резонансного поляризующего магнитно; о поля по закону случайно флюктуирующей во времени функции, выбранной так, что ее среднее значение равно нулю, а среднеквадратичное отклонение превышает глубину кросс-релаксации, и с окончанием насыщающего микроволнового импульса возвращают значение напряженности поляризующего магнитного поля к первоначальному значению, и регистрации неравновесных сигналов парамагнитной восприимчивости, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, последовательно изменяют после каждого возмущающего воздействия время задержки начала регистрации неравновесных сигналов парамагнитной восприимчивости, осуществляя ее при всех временах задержки, затем многократно повторяют весь цикл измерений, суммируя неравновесные сигналы парамагнитной восприимчивости, соответствующие одинаковым временам задержек.

   .SU 1124208