|
V súčasnosti poznáme viac druhov magnetickej rezonancie (MR), či už magnetických momentov elektrónov (elektrónová paramagnetická, elektrická, cyklotrónová, ferimagnetická, feromagnetická, antiferomagnetická, akustická paramagnetická, spin-vlnová rezonancia a iné), alebo magnetických momentov jadra atómu (jadrová magnetická rezonancia, kvadrupólová rezonancia, γ-rezonancia, dvojná magnetická rezonancia a iné). MR sa využíva vo fyzikálnom, chemickom a biologickom výskume.
Feťím pleseň xd
==Jav magnetickej rezonancie==
Správanie sa častice s magnetickým momentom v stave rezonancie popisujú zložité matematicko-fyzikálne rovnice ([[vlastnosti rotujúcej sústavy]], [[rovnice netlmeného harmonického pohybu]] a pod.). Zjednodušene možno jav magnetickej rezonancie vysvetliť na príklade elektrónovej paramagnetickej rezonancie. Vychádzajúc z planetárneho modelu atómu, [[elektrón]] obiehajúci okolo jadra vytvára vo svojom okolí [[magnetické pole]], teda má orbitálny magnetický moment. Správanie sa častice vytvárajúcej svojim pohybom magnetický moment možno prirovnať ku správaniu sa telesa rotujúceho okolo svojej osi ([[gyroskop]]u), ktoré má moment hybnosti, v [[gravitačné pole|gravitačnom poli]]. Prirovnanie pomáha preklenúť bariéru v pochopení správania sa mikročastice (riadi sa zákonmi kvantovej mechaniky), použijúc opis správania sa dobre známeho telesa z makrosveta (napr. detská hračka vĺčik).
{{na úpravu}}
Na opis pohybu tuhého telesa okolo svojej osi je možno použiť analógiu so zákonmi a fyzikálnymi veličinami opisujúcimi pohyb hmotného bodu po priamke.
<!-- V Tab.1
sú po riadkoch napísané navzájom zodpovedajúce si fyzikálne veličiny a zákony
charakterizujúce posuvný pohyb hmotného bodu a otáčavý pohyb tuhého telesa. Vo
výklade pre študentov nie je potrebné používať vektorové veličiny a vektorový zápis
rovníc. Všetky veličiny a vzťahy medzi nimi môžeme zapisovať v skalárnom tvare.
fyzikálne veličiny a vzťahy medzi nimi pre
posuvný pohyb otáčavý pohyb
m – hmotnosť I – moment zotrvačnosti
s – dráha ϕ – uhol otočenia
v Δs / Δt = – rýchlosť ω Δϕ / Δt = – uhlová rýchlosť
a Δv / Δt = – zrýchlenie ε Δω / Δt = – uhlové zrýchlenie
v m p = – hybnosť ωP = I – moment hybnosti
F = mar = Δp / Δt
– sila D = I = ΔP / Δt
ε – moment sily -->
Rotujúce teleso (gyroskop) vykazuje moment hybnosti P, ktorého smer a veľkosť sa zachováva ak na teleso nepôsobí gravitačné pole (zákon zachovania momentu hybnosti). Uvažujme teleso podoprené v osi otáčania mimo ťažiska. Gravitačné pole pôsobí v ťažisku
telesa silou, ktorej moment má na teleso otáčavý účinok. Teleso vykonáva precesný pohyb, pri ktorom os otáčania opisuje kužeľovú plochu. Magnetický moment m možno definovať dvoma nezávislými spôsobmi, ktoré sa navzájom dopĺňajú: prvý spôsob definuje Ampérov moment ako súčin slučkového prúdu i a plochy S, ktorú prúd opisuje:
m = iS
Druhý spôsob definuje Coulombov moment vychádza z existencie magnetického množstva (analógia k elektrickému náboju, ktorý vystupuje v definícii elektrického momentu v elektrostatike nasledovne:
p = er),
m = er,
kde: e je magnetické množstvo, r – vektor so začiatkom v mieste záporného a koncom v mieste kladného náboja.
Na vysvetlenie správania sa magnetického momentu v magnetickom poli možno použiť analógiu so správaním sa mechanických a magnetických veličín (magnetomechanický paralelizmus). Teleso majúce súčasne mechanický a magnetický moment (ktoré sú kolineárne) sa pohybuje rovnako ako mechanický zotrvačník. Ak je upnuté tak, že je voľné (t. j. osi upevnenia prechádzajú ťažiskom telesa), tak gravitačná sila nemá účinok na pohyb telesa. Úlohu otáčavého účinku gravitačného poľa preberá magnetické pole s indukciou B, pôsobiace na magnetický moment m telesa momentom sily D, ktorý bude mať tendenciu natočiť magnetický moment m do smeru vektora B. Ak sa do definičného vzťahu pre moment sily dosadí za vektor ramena sily vektor z definičného vzťahu pre magnetický moment r = m/me, výsledkom je nasledovný výraz pre moment sily pôsobiaci na magnetický moment:
D= rFsinα= 1/me . mFsinα= m . F/me . sinα= mBsinα
pretože indukcia B je sila pôsobiaca na jednotkové kladné magnetické množstvo v magnetickom poli (analogicky, ako je definovaná intenzita elektrického poľa v elektrostatike) a α je uhol, ktorý zviera vektor magnetického momentu m a indukcie magnetického poľa B. Magnetický a vlastný mechanický moment elementárnej častice je viazaný vzťahom:
m= γP
kde γ je gyromagnetický pomer. Rovnica poukazuje na magnetomechanický paralelizmus, pod ktorým sa rozumie fundamentálny súvis medzi magnetickým a mechanickým momentom častice.
Ak na elektrón začne pôsobiť magnetické pole, vektor magnetického momentu m r začne precesovať okolo smeru vonkajšieho magnetického poľa B podobne ako mechanický zotrvačník. Pohyb takéhoto magnetického zotrvačníka možno teda prirovnať k otáčavému pohybu tuhého telesa okolo osi o, ktorý je spôsobený momentom vonkajších síl D, pre ktorý platí analogický vzťah akým je zákon sily pre postupný pohyb
D = I. epsilon
Uhlová rýchlosť 0 ω nezávisí od uhla precesie α a volá sa Larmorova frekvencia, teda magnetický moment môže precesovať s ľubovolným uhlom precesie, ale závisí od veľkosti indukcie magnetického poľa B. Ak sa na magnetický moment precesujúci s uhlom precesie α < π/2 aplikuje rotujúce magnetické pole B1 kolmé na smer magnetické pole B s frekvenciou ω0 tak, že bude v každom momente orientované zhodne s priemetom magnetického momentu do roviny kolmej na smer magnetického poľa Br (ide o kruhovo polarizovanú vlnu, ktorá je vo fáze
s priemetom vektora m r do roviny xy), bude pole 1 Br pôsobiť na magnetický moment momentom síl, ktorý bude zväčšovať uhol precesie. Bude dochádzať k absorbovaniu energie striedavého magnetického poľa, nastane rezonancia. Na absorpciu postačuje aj lineárne polarizovaná vlna (vektor magnetickej indukcie bude ležať na ľubovoľnej priamke kolmej na os precesie a okamžitá hodnota veľkosti magnetického poľa bude harmonickou funkciou času), ale podmienka nulového fázového posunu musí ostať zachovaná. Ak na magnetický moment aplikujeme striedavé magnetické pole B1 kolmé na magnetické poleB s frekvenciou rôznou v porovnaní s Larmorovou frekvenciou magnetický moment začne vykonávať nutáciu.
==Demonštrácia javu magnetickej rezonancie==
| 