Основы метода

Ядерный магнитный резонанс связан с резонансным поглощением электромагнитной энергии в твердом или жидком веществе, обусловленным магнетизмом ядер. Это явление наблюдается в сильном постоянном магнитном поле, на которое накладывается значительно более слабое радиочастотное поле, частота которого совпадает с частотой ларморовой прецессии. Сигнал на выходе приемного устройства получают в виде напряжения, которое является функцией числа ядер в объеме. По сигналу напряжения можно определить: ядерную разновидность (по напряженности магнитного поля) и резонансную частоту; число ядер, способствующих резонансу (по амплитуде или по площади сигнала напряжения); расстояние между отдельными ядрами, способствующими резонансу (по времени спин-спиновой релаксации); характер связи между ядром и решеткой (по времени спин-решеточной релаксации).

Явление ЯМР связано с гиромагнитными свойствами большинства ядер изотопов элементов, которые ведут себя как вращающийся элементарный магнит (волчок). Когда образец, имеющий неизменный гиромагнетизм, попадает в фиксированное магнитное поле и одновременно в радиочастотное магнитное поле собственной частоты ядра, то при условии резонанса происходит переориентация ядер и возникает прецессионное движение ядерных групп.

Резонанса можно достигнуть двумя путями: сохранением постоянства напряженности поля Я и изменением частоты v0 переменного тока или изменением в узких пределах величины Я при сохранении постоянства частоты. При этом поведение ядер позволяет обнаружить их присутствие, число их, а также описать их окружение.

Для вращающегося элементарного магнита, свободного от влияния сил трения и помещенного в постоянное магнитное поле, угловая частота ларморовой прецессии v0 прямо пропорциональна напряженности постоянного поля, и из (124) получим

Если учесть силы трения, вращающийся элементарный магнит займет равновесное положение в постоянном магнитном поле. Время уравновешивания и время релаксации обратно пропорциональны величине сил трения.