Transcript
КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УТВЕРЖДАЮ Проректор В.С.Бухмин ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ Физические основы и техника магнитного резонанса Цикл ДС ГСЭ - общие гуманитарные и социально-экономические дисциплины; ЕН - общие математические и естественнонаучные дисциплины; ОПД - общепрофессиональные дисциплины; ДС - дисциплины специализации; ФТД - факультативы. Специальность: общая физика Принята на заседании кафедры химической физики (протокол от 2009г.) Заведующий кафедрой (К.М. Салихов) Утверждена Учебно-методической комиссией физического факультета КГУ (протокол от 200 г.) Председатель комиссии Рабочая программа дисциплины Физические основы и техника магнитного резонанса Предназначена для студентов 3-го курса, по специальности: общая физика АВТОР: Аухадеев Ф.Л., Салихов К.М. КРАТКАЯ АННОТАЦИЯ: 1. Требования к уровню подготовки студента, завершившего изучение дисциплины Физические основы и техника магнитного резонанса Студенты, завершившие изучение данной дисциплины должны: знать основы методов и техники магнитного резонанса и иметь представления о релаксационных процессах; иметь представление о процессах релаксации парамагнитных систем и их временах; понимать происхождение и форму спектров магнитного резонанса: ЯМР, ЯКР, ФМР, АФМР, ЭПР. знать блок-схемы спектрометров магнитного резонанса различного назначения; уметь получать спектральные и релаксационные характеристики магнитных систем; представлять возможности методических приемов получения информации о свойствах вещества. 2. Объем дисциплины и виды учебной работы (в часах) Форма обучения: очная Количество семестров 1 Форма контроля: 2 семестр экзамен п/п Виды учебных занятий Количество часов 1 семестр2 семестр 1. Всего часов по дисциплине Самостоятельная работа 3. Аудиторных занятий 131 в том числе: лекций 51 семинарских занятий 34 лабораторно-практических занятий 46 Содержание дисциплины ТРЕБОВАНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СТАНДАРТА К ОБЯЗАТЕЛЬНОМУ МИНИМУМУ СОДЕРЖАНИЯ ПРОГРАММЫ Индекс Наименование дисциплины и ее основные разделы Всего часов ДС.05 Физические основы и техника магнитного 161 резонанса. Явление магнитного резонанса. Описание с помощью уравнения Блоха. Структура аппаратуры магнитного резонанса. Блок-схемы спектрометров магнитного резонанса. Импульсные методы в магнитном резонансе. Системы поддержания резонансных условий. Спектры ЯМР высокого разрешения. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ Количество часов п/п Название темы и ее содержание лекции семинарские (лаб.-практ.) занятия 1. Явление магнитного резонанса (классический подход). Намагниченность, восприимчивость, понятие о релаксации. 2. Система уравнений Блоха. Стационарные решения. Методы наблюдения сигналов магнитного резонанса. Блок-схема стационарного спектрометра. 3. Нестационарные процессы в магнитном резонансе (уравнения Блоха). Спиновое эхо. Импульсные методы изучения спиновых систем. Измерение времен релаксации и коэффициента диффузии. Блок-схема импульсного спектрометра с Фурье преобразованием 4. Требования к аппаратуре магнитного 4 2 резонанса. Разновидности магнитного резонанса. Основные параметры спектрометров магнитного резонанса. 5. ЭПР-релаксометр. Блок-схема. 2 2 Возможности применения. 6. Вращающаяся система координат. Методы 4 2 магнитного резонанса во вращающейся системе координат. Синхронное и квадратурное детектирование. Накопление сигнала: принципы, методы, возможности, проблемы и ограничения. 7. Форма линии магнитного резонанса. 4 2 Взаимодействия, определяющие форму линии. Высокое разрешение ЯМР. Возможности реализации. 8. Стабилизация магнитного поля и 2 2 резонансных условий. Различные системы стабилизации. 9. Ядерный квадрупольный резонанс. Блоксхема спектрометра ядерного квадрупольного резонанса Двойные резонансы (принципы и методы 4 4 наблюдения). 11. Блок-схемы спектрометров двойного 2 2 резонанса. 12. Анализ спектров ЯМР высокого 4 4 разрешения. 13. Магнитная релаксация в жидкостях. 4 2 Химический обмен. 14. Акустический парамагнитный резонанс. 3 2 Блок-схема спектрометра. Итого часов: ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Альтшулер, С.А. Электронный парамагнитный резонанс / С.А. Альтшулер, Б.М. Козырев. - М.: Наука, Абрагам, А. Ядерный магнетизм / А. Абрагам. - М., ИЛ, Попл, Шнейдер, Бернштейн. Спектры ЯМР высокого разрешения. 1964, М., ИЛ. 4. Сликтер. Основы теории магнитного резонанса. 1967, М., ИЛ. 5. Хаберлен У., Меринг М., ЯМР высокого разрешения в твердых телах, 1980,М., Мир. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Лундин А.Г. Федин Э. И. ЯМР. Основы и применения, 1980, Наука. 2. Бакс Э. Двухмерный ЯМР в жидкостях. 1989, М., ИЛ. Приложение к программе дисциплины Физические основы и техника магнитного резонанса ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ 1. Уравнения Блоха (физические основы, границы применимости). 2. Решение уравнений Блоха (медленное прохождение). 3. Статическая восприимчивость. Намагниченность. Релаксация (природа). 4. Явление насыщения. Способы наблюдения. Проявления насыщения. Спиновая температура. 5. Переходные процессы в магнитном резонансе. 6. Векторная модель спинового эха Хана. 7. Аналитическое рассмотрение спинового эха. Самодиффузия. 8. Многоимпульсные методы в ЯМР. 9. ЯМР в жидкости. Физические взаимодействия, определяющие вид спектра. Эквивалентность ядер. 10. Анализ простых спектров ЯМР в жидкостях (примеры). 11. Электронный парамагнитный резонанс (физические основы). 12. ЯМР в твердых телах. Диполь-дипольное взаимодействие. Двухспиновая система (спектр). 13. Магнитная релаксация ядер. Физические основы, локальное поле. Связь 1/Т1 с вероятностью перехода. 14. Дипольный механизм релаксации. Скорости продольной и поперечной релаксации. Информативность. 15. Квадрупольная релаксация. Релаксация с участием парамагнитных атомов (ионов). Зависимость от температуры, частоты, поля. 16. Анализ спектра ЭПР с СТВ. 17. Двойной электронно-ядерный резонанс. Эффект Оверхаузера. Наблюдение. 18. Блок-схема импульсного ЯМР-спектрометра. Основные характеристики. 19. Блок-схема стационарного ЯМР-спектрометра. Параметры. 20. Синхронное (фазовое) детектирование. Достоинства, параметры, реализация в ЯМР, в ЭПР. Квадратурное детектирование. 21. Блок-схема стационарного ЭПР-спектрометра. Параметры. 22. Блок-схема импульсного ЭПР-спектрометра. Параметры, достоинства, возможности. 23. Автоматическая подстройка частоты (АПЧ) спектрометра ЭПР. Принцип организации. 24. Получение, стабилизация, измерение магнитных полей. ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА 6. Альтшулер, С.А. Электронный парамагнитный резонанс / С.А. Альтшулер, Б.М. Козырев. - М.: Наука, Абрагам, А. Ядерный магнетизм / А. Абрагам. - М., ИЛ, Попл, Шнейдер, Бернштейн. Спектры ЯМР высокого разрешения. 1964, М., ИЛ. 9. Сликтер. Основы теории магнитного резонанса. 1967, М., ИЛ. 10. Хаберлен У., Меринг М., ЯМР высокого разрешения в твердых телах, 1980,М., Мир. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА 7 3. Лундин А.Г. Федин Э. И. ЯМР. Основы и применения, 1980, Наука. 4. Бакс Э. Двухмерный ЯМР в жидкостях. 1989, М., ИЛ.
