Затухание свободной индукции - Free induction decay

Сигнал ядерного магнитного резонанса при свободном индукционном распаде (FID), видимый из скважины прошитый образец.

В Спектроскопия ядерного магнитного резонанса с преобразованием Фурье, спад свободной индукции (FID) - наблюдаемая ЯМР сигнал, генерируемый неравновесной ядерной спиновой намагниченностью прецессия о магнитное поле (условно по z). Эта неравновесная намагниченность может быть создана, как правило, путем применения радиочастотного импульса, близкого к Ларморова частота из ядерные спины.

Если намагниченность вектор имеет ненулевую составляющую в плоскости xy, то прецессирующая намагниченность будет побудить соответствующее колебательное напряжение в катушке обнаружения, окружающей образец.[1] Этот сигнал во временной области обычно оцифрованный а потом Преобразованный Фурье чтобы получить частотный спектр сигнала ЯМР, т.е. спектр.[2]

Продолжительность сигнала ЯМР в конечном итоге ограничена Т2 расслабление, но взаимный вмешательство различных присутствующих частот ЯМР также приводит к более быстрому затуханию сигнала. Когда частоты ЯМР хорошо разрешены, как это обычно бывает в случае ЯМР образцов в растворе, общий распад FID ограничен релаксацией, а FID является приблизительно экспоненциальным (с постоянной времени T2 изменено, обозначено буквой T2*).[нужна цитата ] Тогда продолжительность FID будет порядка секунд для ядер, таких как 1ЧАС.

В частности, если присутствует ограниченное количество частотных компонентов, FID может быть проанализирован непосредственно для количественного определения физических свойств, таких как содержание водорода в авиационном топливе, соотношение твердых и жидких веществ в молочных продуктах (ЯМР во временной области ).[3]

Достижения в разработке датчиков квантового масштаба, в частности NV центры, позволили наблюдать FID одиночных ядер.[4] При измерении прецессии одиночного ядра квантово-механическое измерение обратное действие необходимо учитывать. В этом частном случае также само измерение вносит вклад в затухание как предсказано квантовой механикой.

Рекомендации

  1. ^ Джозеф П. Хорнак. «Основы МРТ». Рочестерский технологический институт. Глава 4: ЯМР-СПЕКТРОСКОПИЯ.
  2. ^ Дуэр, Мелинда Дж. Введение в твердотельную ЯМР-спектроскопию. Blackwell Publishing, 2004 г., стр. 43-58.
  3. ^ Х. Тодт, Г. Гутхаузен, В. Бурк, Д. Шмальбейн и А. Камловски. Анализ воды / влаги и жира с помощью ЯМР во временной области. Пищевая химия 96, 3 стр. 436-440 (2006) DOI: 10.1016 / j.foodchem.2005.04.032
  4. ^ К. С. Куджиа, Дж. М. Босс, К. Херб, Дж. Зопес и К. Л. Деген. Отслеживание прецессии одиночных ядерных спинов по слабым измерениям. Природа 571, 230-233 (2019) DOI: 10.1038 / s41586-019-1334-9