Страница 91 из 161
ЯМР-изображения всего человеческого тела появились около 1980 г. По сравнению с первыми расплывчатыми изображениями в настоящее время получаются четкие изображения. Детали можно различать с разрешением в несколько кубических миллиметров, что позволяет исследовать отдельные органы.
Р РёСЃ. 38. (Р°) Ориентация РѕСЃРё симметрии кристалла СЂСѓР±РёРЅР° РїРѕ отношению Рє направлению магнитного поля (СѓРіРѕР» θ). Рнергетические СѓСЂРѕРІРЅРё СЂСѓР±РёРЅР° для θ = 0 (Р±) Рё для θ =90 (РІ)
Рлектронный парамагнитный резонанс
Рлектронный парамагнитный резонанс существенно РЅРµ отличается РѕС‚ ядерного резонанса, Р·Р° исключением того, что энергетические СѓСЂРѕРІРЅРё получаются РІРѕ внешнем магнитном поле РЅРµ РѕС‚ ядерных СЃРїРёРЅРѕРІ, Р° зеемановскими СѓСЂРѕРІРЅСЏРјРё, которые получаются РІ результате воздействия магнитного поля РЅР° движение электронов РІ атоме. Как РјС‹ уже видели, РїСЂРё приложении внешнего магнитного поля Рє атому снимается вырождение атомных РѕСЂР±РёС‚, Рё каждый уровень энергии электрона расщепляется РЅР° несколько подуровней, разделенных малой величиной энергии, которой типично соответствует микроволновая частота, причем это разделение подуровней зависит РѕС‚ величины внешнего магнитного поля.
Принцип метода очень РїСЂРѕСЃС‚. Постоянное магнитное поле прикладывается Рє веществу так, чтобы электронные СѓСЂРѕРІРЅРё испытывали зеемановское расщепление. Одновременно РЅР° образец посылается малое радиочастотное поле Рё его частота варьируется. РџРёРєРё поглощения наблюдаются, РєРѕРіРґР° частота этого поля точно соответствует разности энергий между РґРІСѓРјСЏ зеемановскими СѓСЂРѕРІРЅСЏРјРё. Р’ качестве примера сошлемся РЅР° РёРѕРЅС‹ С…СЂРѕРјР°, содержащиеся РІ кристалле СЂСѓР±РёРЅР° (позднее РјС‹ детально РѕР±СЃСѓРґРёРј СЂСѓР±РёРЅ). Рти РёРѕРЅС‹ содержат неспаренные электроны, которые дают полный СЃРїРёРЅ, равный 3/2. Рлектрическое поле, образуемое всеми атомами кристалла, блокирует РІСЃРµ РґСЂСѓРіРёРµ угловые моменты, Рё поэтому РїСЂРё наличии внешнего магнитного поля поведение СЂСѓР±РёРЅР° определяется лишь неспаренными электронами. Диаграмма образующихся уровней зависит РѕС‚ ориентации внешнего магнитного поля РїРѕ отношению Рє главной РѕСЃРё симметрии кристалла (СЂРёСЃ. 38, Р°). Ртот эффект существенно зависит РѕС‚ силы магнитного поля для разных ориентации, как РІРёРґРЅРѕ РёР· СЂРёСЃ. 38, Р± Рё 38, РІ. Стоит отметить, что РїРѕРґР±РѕСЂРѕРј подходящего значения внешнего поля можно получить нужное разделение уровней. Рто является фундаментальным принципом работы трехуровнего мазера.
Атомные часы
Как РјС‹ уже говорили, РІ 1949 Рі. Рќ. Рамси изобрел резонансную методику СЃ разнесенными осциллирующими полями, которая РІ 1955 Рі. была использована Дж. Захариасом, Дж. Пари, Луисом Рссеном Рё РґСЂ. для создания атомных часов Рё стандартов частоты. Р—Р° этот метод Рамси РІ 1989 Рі. получил Нобелевскую премию РїРѕ физике вместе СЃ Р“. Демельтом Рё Р’. Полем, которые разработали изощренную методику для изучения одиночных атомов Рё молекул.
Проблема измерения времени всегда была важной и трудной. Вначале она была связана с вращением Земли вокруг своей оси, которое, как полагали, происходит с высокой регулярностью. Увеличение точности маятника, введенное Гюйгенсом и астрономическими наблюдениями, побудило во времена Ньютона, Джона Фламстида, первого Королевского Астронома в Гринвиче, проверить регулярность вращения Земли, используя маятниковые часы. Он не нашел каких-либо доказательств несовершенства в этой регулярности, но последующие поколения астрономов собрали все увеличивающийся список нерегулярности продолжительности суток.
Р’ начале 20 столетия, например, благодаря астрономическим наблюдениям было определенно установлено, что вращение Земли замедляется РёР·-Р·Р° приливного трения. Рљ середине 1930-С… РіРі. часы были улучшены благодаря появлению кварцевых часов. Рто позволило измерить нерегулярности вращения (СЂРёСЃ. 39). Р’ кварцевых часах колебания кристалла кварца создают электрические колебания СЃ постоянной частотой, СЃ помощью которой Рё измеряют время. Кварцевые часы можно откалибровать РїРѕ астрономическим наблюдениям, Р° затем использовать РёС… РІ лаборатории. Лучшие РёР· РЅРёС… РјРѕРіСѓС‚ работать РІ течение РіРѕРґР°, накапливая ошибку РІ 5 миллисекунд. Рта точность, тем РЅРµ менее, недостаточна для современных научных Рё технологических целей.
Рис. 39. �зменение продолжительности дня за период четыре года. Отметьте, что шкала по ординате только 3 мс = 0,003 с