Atommagok mágneses momentumának mérése

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Atommagok mágneses momentumának mérése"

Lídia Vörösné
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 Atommaok máneses momentumának mérése Tóth Bence fizikus, 3. évfolyam csütörtök beadva:

2 1. A mérés célja a proton -faktorának mehatározása, majd a fluor és a proton -faktorai arányának kimérése volt. Ehhez ey többezer menetes vasmaos tekercset használtunk a homoén máneses tér létrehozására. A moduláló máneses térhez pedi ey erre merőlees, sokkal kisebb tekercset tettünk a két mánespofa közé, és ebbe a kisebb tekercsbe helyeztük a mérendő mintát. Az mérés első részében vizet tartalmazó mintát használtunk a proton -faktorának mehatározásához, ami ezért jó, mert az oxién mamáneses momentuma nulla, ezért ez nem zavar a mérésben. A máneses tér erőssé mehatározásához a alvanométerről leolvasott osztásközök számát be kellett szorozni az eszközön feltüntetett konstanssal: 3,025mT/div-el, hoy mekapjuk a tér naysáát. A leolvasás hibája ±0,5div, ami ±0,002T-nak felel me. Ennél pontatlanabb maa az eszköz: 5% a hibája, ez 1-3 osztást jelent, ebből a máneses tér hibája 0,007T. Az antenna hibája ±0,5kHz, vayis elhihetjük az értéket, amit kiír, és ezt a lebeésre való pontos ráállás sem befolyásolja, mert annak hibája ± Hz, azaz ez a lepontosabb része az eész mérésnek, hiszen ez kb. 3ezred százalékos hibát jelent. Az iazán nay hibaforrás a yárila beépített 5%-os hiba: a valósáos és a mért frekvencia közötti eltérés. B(div) B(T) ν(mhz) 29 0,088 4,065 6, ,091 4,275 6, ,097 4,650 6, ,103 4,963 6, ,109 5,235 6, ,115 5,399 6, ,121 5,843 6, ,130 6,200 6, ,139 6,677 6, ,148 7,071 6, ,160 7,559 6, ,182 8,463 6,118 ahol a -faktort a hν = µ B ma képletből számoltam. Ezek átlaából a proton -faktora: proton =6,2±0,6 Ez az érték éppen nem esik eybe (ha csak ey századdal is) az irodalmi 5,59-es -faktorral. 2

3 A mért máneses tér értékek az áramerőssé füvényében ábrázolva és a mérési pontokra az ax+b eyenest illesztve: 60 B(div) I(A) 2.6 Az illesztett eyenes paraméterei: a=(20,6±0,6)div/a b=(6±1)div Ebből pedi meadható a tekercs menetszáma és hossza ismeretének hiányában a két érték közötti összefüés: B=(20,6div/A)*I+6div 3

4 A máneses tér a frekvencia füvényében ábrázolva és a mérési pontokra az ax+b eyenest illesztve: 60 B(div) ν(mhz) Az illesztett eyenes paraméterei: a=(7,1±0,1)div/mhz b=(-0,9±0,7)div Uyanezekre az értékekre az ax eyenest illesztve az a értéke: a=(6,94±0,03)div/mhz Vayis feltételezve, hoy az eyenes nullában metszi az y tenelyt (ahoy azt fizikai mefontolásokból várjuk), a meredeksére sokkal pontosabb értéket kapunk. 4

5 2. A mérés második részében mehatároztuk a fluor és a proton -faktorainak arányát azonos máneses tereknél, íy uyanis a máneses tér hibája kiesik. A B értékét a korábban mehatározott képletből számoltam. I(A) B(div) B(T) ν F (MHz) ν p (MHz) ν F /ν p 2,1 49,3 0, ,94 7,373 0, ,2 0, ,704 7,13 0, ,9 45,1 0, ,454 6,86 0, ,8 43,1 0, ,189 6,578 0, ν F = ν p fluor proton fluor proton =0,941±0,001 A frekvencia az áramerőssé füvényében a fluor esetén és azokra az ax+b eyenest illesztve: 7.2 ν(mhz) I(A) Ahol az eyenes paraméterei: a=(0,399±0,008)mhz/a b=(-0,67±0,06)mhz 5

6 A frekvencia az áramerőssé füvényében a víz esetén és azokra az ax+b eyenest illesztve: 7.6 ν(mhz) I(A) 2.15 Ahol az eyenes paraméterei: a=(0,376±0,009)mhz/a b=(-0,68±0,06)mhz 3. A mérésben sok hibaforrás van, de az eyes adatok mehatározásakor ezek közül általában csak ey jelentős. A frekvencia mehatározásakor az antenna által kiírt értéket annyi jeyre elhihetjük, amennyit kiír konkrétan annyit mér. Viszont van ey yári kalibrációs hibája, vayis a mért érték eltérése a valósától, ez pedi 5%. A lebeésre való beállás a már említett lekevésbé hibás mérés, itt mindössze 0,003% a hiba. A máneses tér hibája először a leolvasás hibájából fakad: ±0,5osztás=±0,002T, de ennél nayobb hibát okoz a műszer yári (ismeretlen naysáú) hibája, amit 5%-nak, azaz 2osztás=0,007T-nak vettünk. A kirántás eltérő sebesséeiből/helyzeteiből fakadó hibát jól ki lehet kompenzálni többszöri méréssel, vayis itt meint csak a leolvasási hiba marad. Az árammérő hibája is kb. 5%. A máneses tér homoenitásának mehatározását a következő pontban részletezem. 6

7 4. A tér inhomoenitásának mehatározásához a kis tekercset először betettük középre, a mánes tenelyére, majd a jelet beállítottuk az oszcilloszkópon balról az első osztáshoz. Ezután a nay tekercs jobb oldalától milliméterenként kezdtük távolítani és mértük a jel eltolódását. d(mm) s(div) 1 6,5 2 3,8 3 2,5 4 1,0 5 0,8 6 0,4 7 0,2 8 0,4 9 0,5 10 1,0 11 2,0 12 2,8 13 5,5 ahol d a távolsá a mánes jobb oldali pofájától, s pedi a jel eltolódása az oszcilloszkópon. A mért eltolódások és a rájuk illesztett ax 2 +bx+c parabola: 7 s(div) d(mm) 14 A parabola paraméterei: a=(0,155±0,009)div/mm 2 b=(-2,2±0,1)div/mm c=(8,0±0,4)div 7

8 szemből h o m o é n Az adatok alapján 4 és 10mm között elé jól homoénnek tekinthető a tér, a kis tekercs pedi 11,5mm széles, vayis kb. 3,5-4mm-re a mánestől már homoén a tér. Füőleesen és befele úy határoztuk me a homoenitást, hoy a kis tekercset mozattuk a 100mm hosszú átmérő mentén és mérőszalaal lemértük a pozícióját, amikor a jel észrevehetően elkezdett torzulni. Ebből a füőlees értékre 47±1mm, befele 18±1mm jött ki a homoén térre. Tehát füőleesen és vízszintesen elé nay a homoén térfoat, csak befele kell viyázni, hiszen a mintatartó 15mm hosszú (7mm átmérőjű, kb. 1mm falvastasáú), tehát befér, csak mindkét oldalon 1,5mm-t mehet arrébb, hoy az a mérést ne befolyásolja. Éppen ezt a paramétert volt viszont nehéz mehatározni, mert a másik kettő helyzetre oldalról ráláttunk, de itt fölötte volt az asztal, ezért csak körülbelül tudtuk középre tenni. felülről A kis tekercs és a nay vasma kondenzátorként képes viselkedni, azaz a kettő távolsáától fü a kapacitív csatolás naysáa, és ez befolyásolja a mért frekvencia (és B) értékeket. Az áramerősséet 1,78A-től 1,82A-i változtatva az oszcilloszkópon a csúcs 10div-et mey arrébb. Ez két szélső helyzet 6,616 és 6,536MHz-nek felel me. Azaz 10div=80kHz, 4,5div=36kHz. Az előző táblázatban az 1osztásnál (4mm) mért frekvencia 6,576MHz, az 5,5osztásnál (13mm) mért pedi 6,620MHz. A kettő különbsée 4,5div és 44kHz. Vayis a kondenzátortól uyanannyi osztásköz 8kHz-el többnek felel me. Ez az utolsó leolvasott jeyben jelent hibát, de ezt elnyomja az 5%-os kalibrációs hiba, vayis a kalibrációs hiba szisztematikus volta miatt ki tudjuk mérni a kapacitív csatolát, de az ezakt eredményt nem befolyásolja; ez látszik is a proton -faktorának óriási hibáján. 8

Hasonló dokumentumok

Mag-mágneses rezonancia

Mag-mágneses rezonancia jegyzıkönyv Zsigmond Anna Fizika BSc III. Mérés vezetıje: Csorba Ottó Mérés dátuma: 2010. március 25. Leadás dátuma: 2010. április 7. Mérés célja A labormérés célja a mag-mágneses