Введение 3
Глава 1. Основы явления ядерного магнитного резонанса (ЯМР) 5
1.1. Условие ядерного магнитного резонанса 5
1.2. Макроскопическая намагниченность и ее компоненты 9
1.3. Метод спинового эха Хана 14
1.4. Метод ЯМР - ИГМП для измерения самодиффузии 16
Глава 2. Краткое описание системы MATLAB 20
2.1. Среда программирования MATLAB 20
2.2. Работа в среде MATLAB, М-файл 22
2.3. Специфика программы 24
Глава 3. Расчетные данные и обсуждение 26
3.1. Методические аспекты изучения 2-х фазных систем 26
3.2. Диффузионные спады для 2-хфазных систем при наличии
обмена 30
3.3. Программа расчета диффузионного спада для двухфазной
системы 35
Заключение 38
Библиографический список 39
В данной дипломной работе представлено описание одного из возможных способов изучения двухфазных систем методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР).
Что понимается под термодинамическими фазами - гомогенная часть гетерогенной системы, ограниченная поверхностью раздела. Менее строго, но более наглядно фазами называют « гомогенные части системы, отделенные от остальных частей видимыми поверхностями раздела»[1]. При этом совокупность отдельных гомогенных частей системы, обладающих одинаковыми свойствами, считается одной фазой (например, совокупность кристаллов одного вещества или совокупность капелек жидкости, взвешенных в газе и составляющих туман). Каждая фаза системы характеризуется собственным уравнением состояния. При переходе через поверхность раздела хотя бы одно термодинамическое свойство вещества изменяется скачком. Часто (но не всегда) поверхность раздела является видимой.
Гомогенная система содержит только одну фазу, а гетерогенная система состоит из двух или более фаз. Например, система «лед - вода» является гетерогенной двухфазной системой. В однокомпонентной системе разные фазы могут быть представлены разными агрегатными состояниями или разными полиморфными модификациями твердого вещества. Число фаз в гетерогенной системе подчиняется правилу фаз Гиббса[2].
В многокомпонентной системе фазы могут иметь различный состав и структуру. В любом случае при наличии раздела фаз подразумевается возможность перехода вещества из одной фазы в другую. Многофазная система находится в термодинамическом равновесии, если все её фазы находятся в механическом, тепловом и фазовом равновесии друг с другом. Это равновесие может носить динамический характер: число молекул, пересекающих границу раздела фаз в том и другом «направлениях», одинаково. Очевидно, что механизмом перехода молекул из одной в другую является их поступательное (трансляционное) движение. Одним из прямых методов измерения трансляционной подвижности молекул является ядерный магнитный резонанс (ЯМР) с импульсным градиентом магнитного поля (ИГМП). Его применение к изучению 2-х фазных систем при наличии обмена молекул между фазами имеет свои особенности, анализу которых посвящена данная работа.
Цель работы:
Описание двухфазного состояния термодинамической системы с точки зрения поступательного движения молекул.
Задачи исследования:
1) Ознакомление с основами явления ЯМР и его применения к 2-х фазным (гетерогенным) системам.
2) Создание рабочих программ для расчетов спадов сигнала спинового эха в эксперименте ЯМР с ИГМП для двухфазного состояния термодинамической системы в пакете прикладных программ -MATLAB.
Структура дипломной работы: Дипломная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы.
В данной работе рассмотрены особенности описания двухфазных систем методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР), а именно методом спинового эхо Хана с импульсным градиентом магнитного поля
В ходе выполнения работы проведено ознакомление с основами явлениями ЯМР, рассмотрены особенности применения данного метода для описания двухфазных систем при динамическом характере фазового равновесия.
Создана рабочая программа для расчета спадов сигнала спинового эха, в эксперименте с импульсным градиентом магнитного поля для двухфазного состояния термодинамической системы при наличии обмена молекул между фазами.
Анализ расчетных спадов позволяет установить количественные границы перехода от режима медленного обмена к режиму быстрого обмена молекул между фазами, выявить влияние экспериментальных параметров на форму спадов сигнала спинового эха.
