¿Cómo se obtiene un espectro de RMN?

Question

Estoy leyendo acerca de la RMN, y de lo que yo estoy entendiendo que no deben dar información sobre las energías de transición en el espectro de la central nuclear de girar en un campo magnético.

Lo que no entiendo es cómo este se accede a la información durante el experimento.

La RMN de medición es usualmente descrito como: un campo magnético $H_0$ polariza la muestra a lo largo de una dirección determinada; luego un corto pulso de un campo magnético auxiliar altera la dirección de la magnetización, que luego se inicia precede alrededor de $H_0$. El cambio de magnetización induce una corriente a las bobinas de la máquina de RMN que se mide y se da a la frecuencia de precesión. La magnetización poco a poco se alinea con $H_0$, que conduce a una disminución de la intensidad de la corriente. La disminución en la intensidad da la nuclear de la velocidad de relajación.

Una primera pregunta es: es la descripción anterior de la medición correcta?

Una segunda pregunta es: ¿Cómo podemos extraer la información sobre los niveles de energía $E_m$, o su separación, a partir de la frecuencia de precesión? Si no de la precesión, ¿cómo es el espectro de la energía obtenida?

Answer 1

La descripción se ha simplificado, pero en realidad bastante precisa. Usted puede encontrar todos los detalles en un especializado de RMN de libro (otros textos generales no suelen ir en mucho detalle).

Mecánica cuántica, se puede mostrar que la precesión de frecuencia (frecuencia de Larmor), denotado $\omega_0$, está relacionado con la diferencia de energía entre los estados de spin de un spin-1/2 núcleo. Los niveles de energía son

$$\begin{align} E_\alpha &= +\frac{1}{2}\hbar\omega_0 \\ E_\beta &= -\frac{1}{2}\hbar\omega_0 \\ \end{align}$$

y para que la transición se produce en la frecuencia de $|E_\beta - E_\alpha|/\hbar = \omega_0$, así que si podemos identificar cuánto de precesión que está sucediendo en la frecuencia de $\omega_0$, que nos dice cómo de fuerte es la correspondiente señal debe estar en el espectro.

Los datos iniciales que se obtiene es en la forma de un decaimiento de inducción libre (FID), que representa la cantidad de detecciones de magnetización contra el tiempo. El proceso de extracción de las frecuencias de las primas de dominio de tiempo de los datos se logra mediante una transformada de Fourier.

Siéntase libre de preguntar si desea cualquier parte de este para ser elaborado. Yo intencionalmente no entrar en mucho detalle, en parte debido a que es el papel de un libro de texto, pero también en parte porque puede llegar a ser muy complicado muy rápidamente.

(También hay un complicado convención de signos que ver con la definición de $\omega_0$, y diferentes libros de definir de una manera diferente. En ocasiones, la definición incluso depende del signo de la gyromagnetic relación de $\gamma$. Yo le aconsejaría que no se preocupe demasiado acerca de más/menos signos.)