В чем состоит физический смысл явления магнитного резонанса?

0 2019-09-26 02:18:29

Ответов: 2

Нужно уточнить, какой именно магнитный резонанс в вопросе. Это может быть электронный парамагнитный резонанс (ЭПР, он же ЭСР - электронный спиновый резонанс, открыт Завойским в СССР) и ядерный магнитный резонанс (ЯМР). ЭПР обусловлен ненулевым спином атомов или молекул, чаще всего - свободных радикалов с неспаренным электроном. В таком случае в сильном постоянном магнитном поле (порядка 3000 гаусс или 0,3 тесла) происходит расщепление уровней энергии: например, если спин равен 1/2, часть спинов располагается по полю, а часть - против поля. Важно, что на нижнем уровне частиц немного больше. При наложении электромагнитного поля (частотой порядка 9 ГГц) происходит перескок спинов с одного уровня на другой. "Снизу вверх" переходов больше, что и регистрирует прибор. А насыщению (когда уровни заселяются одинаково и сигнал пропадает) препятствует самопроизвольное возвращение (релаксация) "сверху вниз". В ЯМР идея та же, но спин относится к ядрам атомов, соответственно напряженность постоянного магнитного поля намного выше. Выше и частота электромагнитного поля.

Это довольно сложное явление, оно состоит в избирательном (резонансном) поглощении атомными частицами (электронами и ядрами атомов) в магнитном поле радиоизлучения. То есть, аналогично тому, как камертон избирательно реагирует на звук определенной частоты, эти частицы в магнитном поле поглощают только электромагнитное излучение определенной частоты. Поглощаемая частота зависит не только от характеристик самих частиц, но и от энергии и структуры других частиц.

Если отключить магнитное поле атомные частицы излучают такие же радиоволны и тем самым "выдают" себя. Поэтому магнитный резонанс (особенно ядерный магнитный резонанс) широко используются для изучения мельчайшей структуры вещества в биологии , физике, химии. Например, компьютерная томография.