Введение
Глава 1. Тепловые движения и спин-решеточная релаксация координированных групп атомов в кристаллических аминокислотах 27
Введение 27
1.1. Спин-решеточная релаксация, обусловленная модуляцией дипольдипольных взаимодействий ядерных спинов тепловыми движениями молекул и их фрагментов 29
1.1.1. Гамильтониан системы 29
1.1.2. Матрица плотности. Функции корреляции 35
1.1.3. Характер поворотного движения молекул и магнитная релаксация ядер в твердых телах 38
1.1.4. Межмолекулярные вклады в релаксацию 41
1.1.5. Эффекты кросс-корреляций в спин-решеточной релаксации трехспиновых систем 44
1.2. Подготовка образцов и методика измерений 53
1.2.1. Исследованные молекулярные кристаллы 53
1.2.2. Выращивание монокристаллов 55
1.2.3. Установка кристаллов 56
1.2.4. Методика эксперимента и ошибки измерения 56
1.3. Экспериментальные результаты 60
1.3.1. Релаксация в сульфаминовой кислоте 62
1.3.1.1. Обсуждение 65
1.3.1.2. Неэкспоненциальность релаксации во вращающейся системе координат 71
1.3.2. Анизотропия релаксации в глицине 71
1.3.3. Релаксация в аланине 79
1.3.4. Релаксация в валине 88
1.3.5. Характер движения и магнитная релаксация ядер в кристаллическом L-фенилаланине 96
1.3.6. Межмолекулярная спиновая диффузия 99
1.3.6.1. L-цистеин 100
1.3.6.2. L-метионин 103
1.3.7. Анализ итогов исследования эффектов кросс-корреляций и спиновой диффузии 105
Глава 2. Магнитная релаксация протонов воды, адсорбированной на поверхности непористых дисперсных минералов 108
2.1. Общая характеристика исследованных дисперсных минералов 109
2.1.1. Строение гидратного покрова аэросила 110
2.1.2. Структура и некоторые физические свойства каолинитов 112
2.2. Методика приготовления образцов дисперсных минералов 117
2.3. Модели релаксации адсорбированной жидкости 119
2.3.1. Спин-спиновая релаксация 120
2.3.2. Спин-решеточная релаксация 121
2.3.3. Связь термодинамических и релаксационных параметров адсорбированной жидкости 125
2.4. Зависимость релаксации от содержания воды, адсорбированной на аэросиле 130
2.4.1. Определение концентрации первичных центров адсорбции 130
2.4.2. Система аэросил-вода. Зависимость релаксации от содержания и вида парамагнитной примеси 139
2.4.2.1. Влияние парамагнитных примесей на ядерную магнитную релаксацию в растворах. Теория 139
2.4.2.2. Влияние парамагнитных примесей на ядерную магнитную релаксацию адсорбированной жидкости. Теория 143
2.4.2.3. Система аэросил - вода - парамагнитные примеси 146
Обсуждение, а) Влияние примеси окиси железа 147
б) Влияние примесей в ионной форме 150
2.4.3. Магнитная релаксация протонов воды, адсорбированных на поверхности каолинита 153
2.5. Роль воды в биологических системах 163
2.5.1. Спин-решеточная релаксация 165
2.5.2. Спин-спиновая релаксация 171
Глава 3. Некоторые методики получения ядерно-магнитно-резонансных изображений 176
Введение. Принципы интроскопии ядерного магнитного резонанса 176
3.1. ЯМР-интроскопия в умеренных и слабых полях 179
3.1.1. Умеренные и слабые поля 179
3.1.2. Напряженность магнитного поля и качество изображения 180
3.1.3. Влияние времен релаксации 181
3.1.4. Контраст 182
3.1.5. Факторы, влияющие на стратегию сбора информации 183
3.1.6. Стратегия сбора данных 184
3.1.7. Искажения 184
3.1.8. Факторы, обусловленные технологией 185
3.1.9. Технологические и экономические факторы, состояние рынка 186
3.1.10. Ограничения при внедрении и стоимость 187
3.2. Динамика спинов в импульсных методах получения изображений 189
3.2.1. Влияние формы модуляции градиентов магнитного поля на профиль слоя 189
3.2.2. Форма радиочастотного импульса и селективное возбуждение 199
3.3. Влияние нестабильностей магнитного поля на качество
ЯМР-изображений 205
Глава 4. Импульсные последовательности для усиления Тх - и Тх Т2 - контраста в ЯМР-интроскопии 215
4.1. Теория. Контраст по времени Т\ 219
4.2. Поперечная релаксация. Г^- контраст 226
4.3. Результаты и обсуждение 228
Выводы 233
Глава 5. Повышение чувствительности ЯМРИ. ЯМР-интроскопия с использованием электронно-ядерного эффекта Оверхаузера и химически индуцированной поляризации ядер 234
Введение 234
5.1. ДЭЯР-интроскопия. Основные принципы 235
5.2. Чувствительность и разрешающая способность ЯМР-интроскопии с применением ДЭЯР 243
5.2.1. Эксперимент 245
5.3. ЯМР-интроскопия с использованием ХПЯ 249
5.3.1. Механизм радикальных пар в реакции 251
5.3.2. Векторная модель 253
5.3.3. Низкие поля 254
5.3.4. Бирадикалы 255
5.3.5. Фотохимическое разложение насыщенных кетонов 255
5.3.6. Эксперимент по получению ХПЯ-изображений 258
Глава 6. Методы проектирования и реализация узлов ЯМР-интроскопов 261
6.1. Методы проектирования магнитных систем 261
6.1.1. Виды магнитных систем 261
6.1.2. Общая постановка задачи расчета соленоида 263
6.1.3. Аналитический метод расчета соленоида в магнитном экране в линейном приближении 267
6.1.4. Приближенный метод расчета поля соленоида в железном экране 270
6.1.5. Интегральный подход в синтезе поля заданной конфигурации 275
6.1.6. Методы расчета градиентных катушек 277
6.1.7. Резистивный шестисекционный соленоид 280
6.1.8. Радиочастотные катушки 285
6.2. Синтез полей заданного пространственного профиля с учетом отражения от полюсов 286
6.2.1. Отраженные магнитные поля прямолинейных токов 286
6.2.2. Синтез полей заданного пространственного профиля. Прямоугольные катушки 288
6.2.2. Активное магнитное экранирование и синтез магнитных полей 293
6.3. ЯМР-интроскоп на малый объем образца 301
6.3.1. Обоснование выбора резонансной частоты 304
6.3.2. Вычислительно-отображающие комплексы ЯМР-интроскопов 305
6.3.3. Программатор в стандарте КАМАК для ЯМР-интроскопа 309
6.3.4. Программное обеспечение интроскопа 313
6.3.5. Спектрометр 315
6.3.6. Магнитная система 316
Выводы 319
Приложения 322
Библиографический список 327
