Ядерный квадрупольный резонанс (ЯКР) — один из радиоспектроскопических методов исследования локальной электронной структуры и внутренней динамики в твёрдых телах (в частности, минералах) [1, 2] — нашёл достаточно широкое применение в различных отраслях науки и промышленности, поскольку спектроскопические и релаксационные параметры, получаемые с его помощью, чувствительны даже к самым небольшим изменениям в строении сложных кристаллических соединений и позволяют получать уникальную информацию о локальных свойствах материалов в микро- и наноскопических масштабах. Кроме того, уникальные свойства спектра ЯКР позволяют применять его в качестве паспорта вещества. Эта уникальность используется в ряде прикладных исследований. В частности, ЯКР-спектроскопия лежит в основе современных детекторов для поиска и определения типа взрывчатых веществ [3] и разработки лекарств [4], используется в высокочувствительных термометрах сверхнизких температур [5], служит в качестве метода для определения подлинности и других свойств лекарственных препаратов [6, 7], в геологоразведочных исследованиях [8, 9]. Изучение медьсодержащих минералов важно по разным причинам. С одной стороны, актуальны прикладные исследования рудных материалов, используемых в качестве природного источника меди, с другой — они интересны с точки зрения перспективного сырья для полупроводниковых элементов, высокотемпературных сверхпроводников, так как обладают необычной электронной структурой и присутствием неустойчивой валентности ионов меди [10, 11].
Целями представляемой работы являются исследование перспектив использования компактных ЯКР спектрометров для определения наличия и количества медьсодержащих минералов в пробе рудного материала на примере халькопирита CuFeS2 и определение минимальной массы образца руды, содержащей халькопирит, которая может быть детектирована спектрометром ЯКР.
Показано, что ЯКР-сигналы халькопирита CuFeS2 возможно детектировать при уменьшении массы образца до 10% от первоначальной. При этом соответственно происходило уменьшение объёма образца в катушке датчика. Образец, занимающий меньший объём катушки, возможно обнаружить только при значительном количестве накоплений и, соответственно, значительном увеличении времени эксперимента. Этот факт может быть использован для выяснения условий образования оруденения, палеогеографических реконструкций и прогноза осадочных рудных месторождений, разработки приборов для полевых ЯКР-измерений и способствовать исследованиям методов повышения чувствительности.
Рис. 4. Амплитуда эха образца массой 0,45 г при изменении количества накоплений.
