Комментарии 53
Понял совсем чуть чуть, почти что ничего.
Но всё равно интересно.
ну дак оно не для всех. @GidraVydra , продолжай !
Очень интересно! Собираюсь в будущем поступать на химию (2е высшее), хотелось бы заниматься синтезом IT и химии, Вы можете подсказать куда лучше идти в данном направлении?
Статья интересная, продолжайте. Хоть у меня и специальность прикладная физика, тема ЯМР прошла вообще по касательной.
Из того, что опущено в статье. Для айтишников, думаю, было бы интересно упомянуть тот факт, что реальный толчок развитию именно импульсной ЯМР-спектроскопии (в отличие от традиционной спектроскопии медленного прохождения) дало появление производительных компьютеров, способных обсчитывать фурье-преобразование сигналов за разумное время.
Вопрос: магнитная активация ядер как-нибудь влияет на собственно ядерные свойства (радиоактивность, - распад, поглощение)?
Вопрос про ядерные свойства вполне закономерен, кстати. Многих людей пугает слово "ядерный" в аббревиатуре ЯМР. По этой же причине ЯМР-томографию переименовали просто в МРТ, чтобы не пугать не посвященных в физику процесса людей. :)
Но с другой стороны, физике процесса всё равно, ядерный там спин или электронный, или вообще какая-нибудь квазичастица в гетероструктуре. Магнитный резонанс и там, и там. А то накрутили : ЯМР, ЭСР, ОДМР, а отличается только гиромагнитное отношение и Т2. В практическом смысле с ядерным спином , конечно, проще, ядра стабильнее и лучше от среды изолированы, чем какие-нибудь квантовые точки.
Надеюсь, про приложения автор побольше напишет в следующих частях, там последнее время масса нетривиальной движухи, как в относительно классических спектроскопии и МРТ, -- скажем релаксометрия в сверхнизких полях, -- так и в гибридных системах типа НМР в кристаллах с оптически-активными дефектами. Я сварщик не настоящий, но и то много чего краем уха слышал.
У обычных людей слово "ядерный" ассоциируется с ядерной физикой и ионизирующим излучением, сиречь радиацией. Магнитный резонанс (что ядер, что электронов) с ионизирующими излучениями ничего общего не имеет, диапазоны совершенно иные, как и порядки энергий перехода.
Да так то я знаю (вздыхая)... а если ещё и цезий с йодом помянуты, так вообще туши свет, бросай гранату.
Впрочем по идее, магнитный резонанс должен быть и на истинных ядерных переходах.. сколько там, единицы-десятки кэв? Момент-то квантуется, переходы есть, знач дело только за подходящим магнитом. Или там даже Пашен-Бак не работает, что-нибудь богомерзкое релятивистское?
На эту тему есть забавная история. На физфаке в Петергофе была (и есть) кафедра атомной физики(не ядерной! ) они изучали переходы электронов между орбитами и т.д. и т.п. ЯМР и ЭПР кстати тоже к ним относились. Поздней весной или даже в начале лета точно не помню, было жарко, открыли окно и ветром занавеску занесло на раскаленную спираль, занавеска загорелась. Дежурная по этажу позвонила в пожарную и сказала "Пожар на кафедре атомной физики" - Занавеску быстро потушили, и тут приезжает огромная пожарная машина на базе шасси "Ураган" (на ней возили баллистические ракеты) и из нее вылезают бравые пожарные в блестящих скафандрах(!). Оказывается, местные пожарные ехать побоялись и позвонили на Ленинградскую АЭС, она не далеко от Петергофа, и оттуда приехали ребята которых тренировали тушить реактор. Студенты потом долго хихикали.
Есть еще и ЭПР - парамагнитный резонанс. Магниты те же, частоты примерно те же требования к электронике те же а физика ну совершенно другая
ЭПР это золушка в магнтном резонансе. Большей частью там используются электромагнитны потому что для наиболее популярных частот Х-диапазона достаточно иметь магнитное поле < 0.6 Т.
У ЭПР частоты выше на три порядка, т.к. гиромагнитное отношение для электрона тоже почти на три порядка выше. У протона в ядре водорода, ЕМНИП, примерно 43 МГц/Тл, у электрона - 28 ГГц/Тл. Соответственно, электроника у спектрометров ЭПР тоже совершенно иная - с волноводами, резонаторами и прочей СВЧ-обвязкой.
Что верно, то верно, у меня были СВЧ частоты на 8 мм при полях до 6 Тл, но после демодуляции электроника была практически та же. Сканировали полем, СВЧ просто смотрели поглощение
На 6 Тл частота ЭПР будет за полторы сотни ГГц. Это уже почти оптический субмиллиметровый диапазон.
Не совсем, в кристаллах когда смотришь дефекты там из-за взаимодействия электронных оболочек эффективное гиромагнитное соотношение сильно уезжает вниз, именно эти эффекты и смотрели.
Все еще миллиметровый. На 263 Ггц длина волны 1.14 мм. Но таки да с примерно 140 ГГц начинают использовать квазиоптические компоненты.
Настолько глубоко я точно копать не буду. Максимум про сверхнизкие поля пару слов.
Прекрасная наука, и в физике (это я говорю как физик-теоретик с почти дописанным докторским диссером по около-резонансной тематике :)), и в химии, и в электронике!
А современные гелиевые сверхпроводящие магниты роскошны! Даже просто эстетически) Не говоря уже про то, что огрооомный магнит с огромным аппаратным и программным комплексом даёт нам возможность пощупать мааааленькое атомное ядро в маленьком же образце. Ну или хотя бы электронную оболочку атома, при ЭПР. Почти что как в ускорителях элементарных частиц. Почти что единство и борьба противоположностей.
Эх, было время, у нас в Перми маленькое никому не известное ОКБ "Маяк" при универе создало прототип полностью самостоятельно разработанного медицинского томографа с открытой рабочей зоной - крайне ценно для работы с детьми и клаустрофобами. Но, увы, победить нахлынувший импорт они не смогли. Так разработка и осталась в одном экземпляре и пачке чертежей. А уж спектрометров налепили - десятки, если не сотни. Своих, уникальных, под свои и чужие задачи, ЯМР, ЭПР, ЯКР. Ещё тёплых, ламповых.
Прототип - звучит гордо, но ничего не гарантирует. Из всех созданных в нашей лабе прототипов, например, только один хоть как-то коммерциализовался, и это норма.
Да причем здесь импорт, от университетского прототипа до промышленности нужна господдержка (потому что другого варианта нет, промышленного заказа нет), вам правильно пишут выше про прототипы. А ее не было и развития промышленности, где бы очень пригодились эти уникальные прототипы, государи тоже не произвели. Нет господдержки, развалили высокотехнологическую промышленность, поэтому все прототипы теперь в Китай утекают и там реализуются чаще. Если что-то разрабатывается в научных учреждениях на голом энтузиазме силами умнейших людей вопреки действиям госчиновников, это почетно и достойно всяческого одобрения, но этого недостаточно для внедрения. Развитием сферы следовало бы заниматься, вкладывать в нее ресурсы и усилия, но ничего этого не сделано, наоборот, прототипы растеряны, в каждом университете/учреждении похожие истории рассказывают, досадно. Да и в СССР полно таких прототипов было, вон недавно нобелевскую дали, тоже практически за "ранний" прототип. И в СССР полно работ по ЯМР/ЭПР, полно разработок было. И тогда тоже был импорт, не поддерживали свои разработки, потому что все это никому наверху "просто так" не интересно и только грустные истории о том, как химики-физики пытаются получить приборы (https://chem.spbu.ru/post/41-sectiondepartment/categoryphohchem/103-istoriya-laboratorii-yamr-na-kafedre-fokh.html) или реализовать прототипы в приборы, остаются. Импорт здесь следствие отсутствия интереса.
Это да, простенькие приборы мы таки делали и даже продавали в Японию в конце 80-х. Например криостаты от 1,8 К до 300 К. Но потом все естественно накрылось, а японцы даже в конце 90-х запрашивали у нас сменные наконечники, но мы уже ничего не могли
Из советского наследия только Минские портативные ЭПР спектрометры вышли на международный коммерческий уровень Linev Systems. Спасибо Линеву. Небольшую серию тоже портативных ЭПР спектрометров сделали и в Екатеринбурге Супергетеродинный ЭПР спектрометер Артемов и Рокеах.
Очень интересно! А можно ли где-то найти подробностей про данный аппарат? Давно уже хочу написать статью про историю отечественного оборудования для МРТ, вот собираю обрывки по крупицам.
Вот например оригинальная разработка томографа доведенная до коммерческого уровня Казанский ЯМР томограф
Ага, про эти знаю, вот мой список на текущий момент:
- "ТОРОСС-1" ЗАО ИМТ-сервис, Москва
- Серия "Образ" ЗАО НПФ Аз, Москва
- "Юнитом", ГК «МТТ Контрол», Москва
- "RTI Fullscan" Гелпик, ФИАН, Москва
- "Универсал-Макс", ВНИИ КТ, Москва
- Серия "ТМР-КФТИ" , Казанский физико-технический институт им. Е.К. Заводского, Казань
- "Электом-С5", НТЦ "ЦИКЛОН" НИИЭФА им.Д.В.Ефремова, Санкт-Петербург
- "МТ-1000", данных нет, был установлен в Бурятской республиканской больнице им. Семашко в Улан-Уде в 1987 году, упоминается как "первый в СССР"
Список надо сортировать по хронологии, некоторые машины были созданы ещё в СССР. К сожалению информацию собирать очень тяжко: в интернете и книгах ничего не осталось (особенно про самые старые аппараты), а на контакт не идут ни бывшие производители, ни больницы где данные агрегаты были установлены (им не до этих глупостей). А так разработок было поразительно много. До сих пор узнаю новое, например, про тот что упомянут в этой ветке выше.
Хороший список. Е.К Заводский на самом деле Завойский, который и открыл собственно ЭПР. Да и ЯМР на самом деле тоже.
Насчет ЯМР сомнительно. У нас на кафедре пытались отреплицировать эксперименты Завойского, используя аппаратуру и доступную электронику 40-х годов. По всему получалось, что обнаружить резонансный сигнал с теми магнитами крайне затруднительно и возможно лишь при очень большом везении. Как раз по причине низкой чувствительности датчиков и невысокой однородности поля.
Так оно и было в 1941 году. Из-за низкой однородности поля эффект наблюдался, но не воспрозводился. Это я по рассказам с нашей кафедры помню. Просто эффект сильно зависил от положения образца. Завойский был очень хороший электронщик, так что чувствительность наверное не была главным ограничением. Кстати первый ЭПР-ый спектрометер собранный из оригинальных деталей (sic!) вполне себе работает. Можно посмотреть в музее Казанского университета.
Предоставлю, конечно, есть кое-что из отчётов и статей.
есть для 600 МГц прибора разрешение выражается в десятых долях герца. Как этого добиваются с радиотехнической точки зрения - понятия не имею,
Разрешение по частоте достигается с помощью прямого цифрового синтеза (DDS) с подходящей разрядностью фазового аккумулятора. Милигерцы.
Потому что неоднородность поля в 10-6 Тл уже не позволит получить разрешение выше 1 ppb. А типичный размер образца - цилиндрик диаметром 5*50 мм.
Для достижения однородности магнитного поля в объеме образца используют дополнительные катушки компенсирующие эти неоднородности. Процесс компенсации, даже можно сказать - искусство, называется "шимминг" (shimming). Очень популярная тема в интернете.
А в каком плане она популярна в интернете? 10 часов ASMR кручения энкодера на Брукеровском пульте?
что в резонансное поглощении участвует только избыточная заселенность, да и то не вся, а половина - они поглощают до тех пор, пока заселенность не сравняется (это состояние называют насыщением).
Совершенно верно. Для повышения избыточной насыщенности используется динамическая поляризация ядер. В ислледуемый образец добавляются парамагнитные примеси которые поляризуются с помощью СВЧ накачки. Эта поляризация затем переносится на ядра.
Хорошее обьяснение основных физических принципов и ограничений метода ЯМР. Жду продолжения.
Доброе время суток! Хорошая статья. Сам в прошлом занимался ЯМР (более 11 лет практики): от приготовления образца до регистрации спектров/расшифровки настройки шимов/калибровке датчиков и т.д. Работал на 400-ке Jeol JNM ECX-400. Достаточно редкий зверь в РФ.
Ничего не понятно.
Глубже в теорию строения ядра я залезать не буду, ибо я тупой химик
Сложные кванты, которые я не в состоянии постичь
в студию приглашается узкоспециализированная квантово-химическая LLM GPT-6 с абстрактным мышлением без галлюцинирований… ой, а что ещё не завезли? ?
Ядерный магнитный резонанс, ЯМР. Часть 1