О влиянии поля модуляции и частотного сдвига спинового взаимодействия на формирование сигналов поглощения и дисперсии ядерного магнитного резонанса при их регистрации в слабых полях

Рассмотрены проблемы, возникающие при экспресс-контроле состояния конденсированной среды методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР) в слабом поле. Обоснованы преимущества использования модуляционной методики для регистрации сигнала ЯМР в слабом поле по сравнению с другими методами в малогабаритных ЯМР-измерителях. Отмечены сложности, возникающие при получении дополнительной информации об исследуемой среде с использованием зарегистрированных сигналов ЯМР и определены направления их решения. Рассмотрена задача формирования новых коэффициентов в уравнениях Блоха, учитывающих модуляцию постоянного магнитного поля В 0 и спин-спиновое взаимодействие в сдвиге резонансной частоты и в формировании намагниченности М . С использованием преобразований Вагнесса введены сигналы поглощения v ( t ) и дисперсии u ( t ) и осуществлен переход во вращающуюся систему координат и сформировано уравнение Блоха для компонент u ( t ), v ( t ) и Mz ¢ с новыми коэффициентами. Представлено математическое соотношение для описания формы регистрируемого сигнала ЯМР, который на выходе автодинного детектора состоит из сигналов v ( t ) и u ( t ) в различной пропорции между ними в зависимости от условий его регистрации. Для различных параметров магнитных полей выполнен расчет значений u ( t ), v ( t ) и Mz ¢. Проведено сравнение различных вариантов этих расчетов, которое позволило обоснованно исключить одного из новых коэффициентов для уравнений Блоха вклад поля модуляции, изменяющийся во времени. Разработано решение системы уравнений Блоха с новыми коэффициентами и получены соотношения для v ( t ), u ( t ) и Mz ¢, в которых эти сигналы выражены только через параметры магнитных полей и времена продольной Т 1 и поперечной Т 2 релаксации исследуемой среды. Выполнен расчет форм линий с использованием параметров, регистрируемых сигналов ЯМР с использованием модуляционной методики, и проведено их сравнение с экспериментальными данными. Полученные результаты подтвердили обоснованность выбранного подхода к описанию новых коэффициентов и к решению системы уравнений Блоха, в которую они вошли, относительно u ( t ), v ( t ) и Mz ¢. Все это позволяет, в отличие от решений уравнений Блоха, которые были ранее, продолжить вывод аналитических соотношений для сигналов дисперсии u ( t ) и поглощения v ( t ) независимо друг от друга и определять для них критические точки, а также характер изменения самих зависимостей, что ранее сделать было невозможно.

Ключевые слова

Авторы

Ссылки