|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Радиоспектроскопия | Радиоспектроскопия (далее Р) совокупность методов исследования строения вещества, а также физических и процессов в нем, основанных на резонансном поглощении радиоволн. Р изучает вещество в твердом, газообразном и жидком состояниях. Ряд исследований структуры и молекул осуществлен с помощью молекулярных и атомных пучков, когда взаимодействие между частицами практически отсутствует. Р отличается от оптической спектроскопии, инфракрасной спектроскопии и мессбауэровской g-спектроскопии (см. Мессбауэра эффект) малыми энергиями поглощаемых квантов. Это позволяет изучать тонкие взаимодействия в веществе, вызывающие очень малые расщепления энергетических уровней. Кроме того, в Р при одновременном облучении вещества радиоволнами нескольких различных резонансных частот можно изменять относительную населенность уровней энергии и наблюдать переходы, замаскированные обычно побочными взаимодействиями.
В Р существует несколько обособленных направлений.
Микроволновая спектроскопия исследует переходы между уровнями энергии, обусловленными: либо вращательными движениями молекул, обладающих постоянным дипольным электрическим моментом; либо тонкой структурой колебательных уровней, вызванной инверсными движениями в молекулах типа аммиака (см. Молекулярный генератор); либо тонкой структурой вращательных уровней, связанной с взаимодействием квадрупольных моментов ядер с неоднородными молекулярными электрическими полями. Т. к. в жидкости и твердом теле свободное вращение молекул заторможено, то в микроволновой Р исследуются газы. Резонансное поглощение обычно наблюдается в диапазоне частот 1010—1011 гц (микроволны).
Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) — резонансное поглощение радиоволн, обусловленное переходами между уровнями энергии, возникающими при взаимодействии моментов ядер с внешним полем Н. Частота этих переходов w = gН, где g — отношение момента ядра к его спину. В поле Н = 104 гс ЯМР наблюдается в интервале частот 1—50 Мгц. Линии ЯМР уширяются и расщепляются из-за взаимодействия ядер друг с другом и с электронными оболочками (спектр ЯМР). В твердых телах спектр ЯМР в основном обусловлен прямым взаимодействием между дипольными моментами ядер, а для ядер со спином > 1/2 также взаимодействием их электрического квадрупольного момента с неоднородными электрическими молекулярными и кристаллическими полями. Эти переходы наблюдаются и в отсутствии внешнего поля (ядерный квадрупольный резонанс, ЯКР). Ширина спектральной линии ЯМР в твердом теле около 104 гц (ЯМР низкого разрешения). В жидкости и газе тепловое движение частиц усредняет указанные взаимодействия, линия ЯМР резко сужается, например до 10-2 гц в чистых органических жидкостях (ЯМР высокого разрешения). Спектр в этом случае определяется полями электронных оболочек и косвенным взаимодействием между ядерными спинами (через электронные оболочки).
Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) — резонансное поглощение радиоволн, обусловлено переходами между уровнями, возникающими при взаимодействии с внешним полем Н моментов неспаренных электронов ионов и свободных радикалов, а также моментов носителей тока в металлах и полупроводниках. Частота ЭПР пропорциональна внешнему полю, например при Н = 104 гс w ~ 1010—1011 гц. Линии ЭПР расширяются и расщепляются из-за взаимодействия электронов с внутренними полями в с электронным окружением в свободных радикалах и с электронами проводимости в металлах и полупроводниках. Это приводит к появлению спектра ЭПР Дополнительное расщепление спектральной линии ЭПР может происходить из-за взаимодействия электронов с ядрами, обладающими моментами.
Циклотронный резонанс (ЦР) наблюдается в металлах и полупроводниках, помещенных в поле Н, при совпадении частоты волны с циклотронной частотой носителей тока. Он обусловлен переходами между орбитальными уровнями электронов проводимости, образованных их взаимодействием с полем Н. Спектр ЦР в металлах определяется энергетическим спектром электронов проводимости в полупроводниках, зонной структурой, концентрацией, подвижностью и эффективной массой электронов и дырок.
Ферромагнитный резонанс (ФР), ферримагнитный резонанс и антиферромагнитный резонанс (АФР). В средах наблюдается резонансное поглощение радиоволн, связанное с коллективным движением моментов электронов. Диапазон резонансных частот обычно 1010—1013 гц. Спектр определяется взаимодействием электронов с внешним полем, анизотропией и размагничивающими факторами, а в антиферромагнетиках также обменным взаимодействием.
Методы Р используются для изучения структуры молекул и характера молекулярного движения в жидкостях и твердых телах, кинетики, механизма реакций, зависимости реакционной способности от молекулярного и стереохимического строения (ЯМР, ЭПР), энергетического спектра и свойств полупроводников металлов (ЯМР, ЭПР, ЦР), а также магнетиков (ФР) и антиферромагнетиков (АФР), биологических процессов и физиологически активных веществ (ЯМР, ЭПР). ЯМР, ЭПР применяются для контроля и управления химико-технологическими процессами. Приборы для исследования спектров ЭПР, ЯМР и др. называются радиоспектроскопами или радиоспектрометрами.
Лит.: Альтшулер С. А., Козырев Б, М., Электронный парамагнитный резонанс соединений элементов промежуточных групп, 2 изд., М., 1972; Таунс Ч., Шавлов А., Р, пер. с англ., М., 1959; Эмсли Дж., Финей Дж., Сатклиф Л., Спектроскопия ядерного резонанса высокого разрешения, пер. с англ., М., 1969; Абрагам А., Ядерный магнетизм, пер. с англ., М., 1968.
А. М. Прохоров.
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
|
|
Новости 05.11.2024 11:37:59
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
