Mag-mágneses rezonancia

Hasonló dokumentumok
Elektronspin rezonancia

2. Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Modern Fizika Labor Fizika BSC

Modern Fizika Labor. 5. ESR (Elektronspin rezonancia) Fizika BSc. A mérés dátuma: okt. 25. A mérés száma és címe: Értékelés:

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 5. mérés: Elektronspin rezonancia március 18.

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Modern Fizika Labor Fizika BSC

Atommagok mágneses momentumának mérése

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

7. Mágneses szuszceptibilitás mérése jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Compton-effektus. Zsigmond Anna. jegyzıkönyv. Fizika BSc III.

Mágneses módszerek a mőszeres analitikában

Mágneses szuszceptibilitás mérése

Modern Fizika Labor. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: Az optikai pumpálás. A beadás dátuma: A mérést végezte:

2. Rugalmas állandók mérése jegyzőkönyv javított. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Atommagok mágneses momentumának mérése

3. Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Félvezetk vizsgálata

Modern Fizika Labor. A mérés száma és címe: A mérés dátuma: Értékelés: Infravörös spektroszkópia. A beadás dátuma: A mérést végezte:

Modern fizika laboratórium

(III) Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata (Ablakhoz közeli mérőhely)

Mágneses szuszceptibilitás mérése

Magspektroszkópiai gyakorlatok

Modern Fizika Labor Fizika BSC

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

Jegyzőkönyv. mágneses szuszceptibilitás méréséről (7)

Jegyzőkönyv. hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálatáról (3)

A mágneses szuszceptibilitás vizsgálata

Kutatási beszámoló február. Tangens delta mérésére alkalmas mérési összeállítás elkészítése

Modern Fizika Labor Fizika BSC

Abszolút és relatív aktivitás mérése

Bevezetés a méréstechinkába, és jelfeldologzásba jegyzőkönyv

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

Mágneses módszerek a műszeres analitikában

7. Laboratóriumi gyakorlat KIS ELMOZDULÁSOK MÉRÉSE KAPACITÍV ÉS INDUKTÍV MÓDSZERREL

1. Milyen módszerrel ábrázolhatók a váltakozó mennyiségek, és melyiknek mi az előnye?

Folyadékszcintillációs spektroszkópia jegyz könyv

Rugalmas állandók mérése

A 2014/2015. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FIZIKA II. KATEGÓRIA MEGOLDÁSI ÚTMUTATÓ

1 kérdés. Személyes kezdőlap Villamos Gelencsér Géza Simonyi teszt május 13. szombat Teszt feladatok 2017 Előzetes megtekintés

EGYENÁRAMÚ TÁPEGYSÉGEK

Gyakorlat 34A-25. kapcsolunk. Mekkora a fűtőtest teljesítménye? I o = U o R = 156 V = 1, 56 A (3.1) ezekkel a pillanatnyi értékek:

Oktatási Hivatal. A 2008/2009. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő fordulójának feladatlapja. FIZIKÁBÓL II.

Az elektromágneses indukció jelensége

Nehézségi gyorsulás mérése megfordítható ingával

Modern Fizika Laboratórium Fizika BSc 6. Zeeman-effektus

A 2017/2018. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FIZIKA II. KATEGÓRIA JAVÍTÁSI ÚTMUTATÓ. Pohár rezonanciája

Mérési jegyzőkönyv a 5. mérés A/D és D/A átalakító vizsgálata című laboratóriumi gyakorlatról

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 12. mérés: Infravörös spektroszkópia május 6.

1. Gauss-eloszlás, természetes szórás

Mikroszkóp vizsgálata Folyadék törésmutatójának mérése

Minden mérésre vonatkozó minimumkérdések

Modern Fizika Labor. 2. Elemi töltés meghatározása

2. REZGÉSEK Harmonikus rezgések: 2.2. Csillapított rezgések

Modern Fizika Labor. 17. Folyadékkristályok

Modern Fizika Labor. A mérés száma és címe: A mérés dátuma: Értékelés: Folyadékkristályok vizsgálata.

Szimmetrikus bemenetű erősítők működésének tanulmányozása, áramköri paramétereinek vizsgálata.

Mérés 3 - Ellenörzö mérés - 5. Alakítsunk A-t meg D-t oda-vissza (A/D, D/A átlakító)

Mikroszkóp vizsgálata és folyadék törésmutatójának mérése (8-as számú mérés) mérési jegyzõkönyv

Modern fizika laboratórium

Mechanikai rezgések Ismétlő kérdések és feladatok Kérdések

Zárt mágneskörű induktív átalakítók

2. Rugalmas állandók mérése

3. Termoelektromos hűtőelemek vizsgálata jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

19. A fényelektromos jelenségek vizsgálata

Az elektromágneses tér energiája

ALAPFOGALMIKÉRDÉSEK VILLAMOSSÁGTANBÓL 1. EGYENÁRAM

Időben állandó mágneses mező jellemzése

Mágneses szuszceptibilitás mérése

RC tag mérési jegyz könyv

9. Fényhullámhossz és diszperzió mérése jegyzőkönyv

Rugalmas állandók mérése (2-es számú mérés) mérési jegyzõkönyv

Modern Fizika Labor. 12. Infravörös spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: okt. 04. A mérés száma és címe: Értékelés:

7. Mágneses szuszceptibilitás mérése

Mikroszkóp vizsgálata Lencse görbületi sugarának mérése Folyadék törésmutatójának mérése

Infokommunikáció - 3. gyakorlat

A II. kategória Fizika OKTV mérési feladatainak megoldása

Méréstechnika. Rezgésmérés. Készítette: Ángyán Béla. Iszak Gábor. Seidl Áron. Veszprém. [Ide írhatja a szöveget] oldal 1

a) Valódi tekercs b) Kondenzátor c) Ohmos ellenállás d) RLC vegyes kapcsolása

Rugalmas állandók mérése

Használható segédeszköz: szabványok, táblázatok, gépkönyvek, számológép

Első egyéni feladat (Minta)

Négyszög - Háromszög Oszcillátor Mérése Mérési Útmutató

Számítási feladatok a 6. fejezethez

Áramköri elemek mérése ipari módszerekkel

A mágneses tulajdonságú magnetit ásvány, a görög Magnészia városról kapta nevét.

Rugalmas tengelykapcsoló mérése

A nehézfémek növényi vízháztartásra gyakorolt hatásának vizsgálata Mágneses Rezonancia készülékkel. Készítette: Jakusch Pál Környezettudós

Mi mindenről tanúskodik a Me-OH néhány NMR spektruma

Lineáris erőtörvény vizsgálata és rugóállandó meghatározása

Elektromiográfia (Dinamometria) A motoros egységek toborzása, az izomfáradás vizsgálata A mérési adatok elemzése és értékelése

Számítási feladatok megoldással a 6. fejezethez

VÁLTAKOZÓ ÁRAMÚ KÖRÖK

Gépészmérnöki alapszak, Mérnöki fizika 2. ZH, december 05. Feladatok (maximum 3x6 pont=18 pont)

Modern Fizika Laboratórium Fizika és Matematika BSc 8. Alkáli spektrumok

7. Mágneses szuszceptibilitás mérése

5. Fajhő mérése jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Atomi er mikroszkópia jegyz könyv

Bevezetés a méréstechnikába és jelfeldolgozásba 7. mérés RC tag Bartha András, Dobránszky Márk

Mérést végezte: Varga Bonbien. Állvány melyen plexi lapok vannak rögzítve. digitális Stopper

Átírás:

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 rezonancia jelenségének demonstrációja, és az ehhez kapcsolódó alapjelenségek vizsgálata. A proton és a fluor g-faktorának meghatározása. Mérés elve Az feles spinő atommagok degenerált energiaszintjei a külsı statikus mágneses tér hatására a felhasadnak. Az energianívók különbsége arányos a külsı tér nagyságával, az arányossági tényezı a giromágneses faktor. A felhasadt nívók között szeretnénk átmeneteket létrehozni a giromágneses faktor illetve a g-faktor meghatározásához. Ezt egy perturbáló, szinuszosan változó mágneses térrel érjük el, aminek iránya merıleges a statikus tér irányára. A perturbáló tér frekvenciája és a statikus tér nagysága között a következı összefüggés teljesül: E = hν = gµ (1) magb 0 Itt a 34 h = 6,626068 10 Js a Planck-állandó, ν a perturbáló tér frekvenciája, g a mintában lévı magok g-faktora, 26 µ = 0,50504 10 J T a magmagneton és B 0 a statikus mágneses tér mag nagysága. A mérés során a perturbáló frekvenciát változtattuk és megkerestük a rezonanciához tartozó mágneses teret. A mért pontokra egyenest illesztve megkapható a g-faktor. Mérés kivitelezése A mérési összeállítás látható az 1. ábrán. A statikus mágneses teret elektromágnesekkel hozzuk létre, amiknek az áramát egy nagyáramú áramgenerátor hozza létre. A tekercseken belül található másik két tekercsbe vezetjük a moduláló jelet, aminek 25 Hz-es frekvenciája elég kicsi ahhoz, hogy a rádiófrekvenciás gerjesztés szempontjából statikusnak mondhassuk. Erre a rezonancia méréséhez van szükség, mert ezt a jelet vezetjük az oszcilloszkóp 1-es csatornájára, és ehhez képest nézzük a rezonanciát. A minta a nagyfrekvenciás generátor kis tekercsébe kerül bele. Ebben változtatható a rezgıkör kapacitása, így a frekvenciája. Ennek a kis tekercsnek a jelét vezetjük az oszcilloszkóp 2-es csatornájára. A mágneses teret ballisztikus galvanométerrel mérjük úgy, hogy a mérıtekercset kihúzzuk a mágneses térbıl, és leolvassuk a mutató maximális kitérését. A leolvasott osztások számát be kell szorozni egy kalibrációs konstanssal, melynek értéke: 3,35 ± 0, 01 mt. 2

1. ábra A mérési összeállítás vázlata A rezonancia-frekvenciáját a lebegés jelenségét kihasználva úgy mérjük, hogy bekapcsolunk egy rádiófrekvenciás jelgenerátort, aminek kimenı jele egy antennára megy. Ennek az antennának a jelét kis amplitúdók esetén kézzel lehet erısíteni. Ha a rádiófrekvencia körülbelül az aktuális rezonanciafrekvenciával egyenlı, akkor az oszcilloszkópon lebegést tapasztalunk, így tudjuk a rezonancia-frekvencia értékét. A proton g-faktorának meghatározása A proton g-faktorát víz mintával mérjük, amiben sok a hidrogén. Ebben a vízben paramágneses só van, ami a spinek és a környezet csatolását erısíti. Az oszcillátor frekvenciáját változtattuk, és az áramgenerátor áramának változtatásával kerestük az oszcilloszkópon a rezonanciához tartozó csúcsot, amit aztán körülbelül az oszcilloszkóp közepére állítottunk be. Ekkor megmértük az aktuális mágneses teret és frekvenciát. Az 1. táblázatban találhatók a mérési adatok: a rezonancia-frekvencia, az áramerısség, a mágneses tér nagysága, illetve az oszcilloszkópon megfigyel csúcs amplitúdója. Az amplitúdót azért jegyeztük fel, hogy a következı mérésnél a legideálisabb körülmények között kereshessük a fluor rezonanciájához tartozó csúcsot. (A mérési hibákat külön fejezetben foglalom össze.) Az összetartozó mágneses tér és rezonancia értékeket ábrázoltuk, és egyenest illesztettünk a pontokra (2. ábra). Az illesztett egyenes meredeksége: m = 7 ( 0,0445 ± 0,0005) MHz mt = ( 4,45 ± 0,05) 10 Hz T Ebbıl az (1) képlet alapján a proton g-faktora csak az illesztésbıl adódó hibával: g p h = m µ mag = ( 5,84 ± 0,07) 3

ν (MHz) ν (MHz) I (A) B 0 (osztás) B 0 (mt) B 0 (mt) A (osztás) 3,69 0,18 0,89 25 83,8 4,5 2 4,12 0,21 1,06 27 90,5 4,8 2,5 4,45 0,22 1,18 30 100,5 5,3 3 4,80 0,24 1,30 32 107,2 5,6 3,5 5,26 0,26 1,46 35 117,3 6,1 4,5 5,80 0,29 1,64 39 130,7 6,7 5,5 6,32 0,32 1,80 42 140,7 7,2 6 6,82 0,34 1,96 46 154,1 7,9 6,5 7,16 0,36 2,06 48 160,8 8,2 6,5 7,74 0,39 2,25 52 174,2 8,9 6 8,37 0,42 2,46 56 187,6 9,5 3 1. Táblázat A víz mintánál mért adatok 2. ábra A proton g-faktorának meghatározása A fluor g-faktorának meghatározása A fluor g-faktorának mérését teflon mintával végeztük. A mágneses tér mérésébıl és inhomogenitásából adódó hibák kiküszöbölése végett a g-faktorok arányát mértük. Tehát adott mágneses tér mellett mértük a rezonanciafrekvenciát mindkét mintára. A mérést 2 A körüli áramerısségnél végeztük, hogy maximális amplitúdót kapjunk, mert a fluornál a rezonancia amplitúdója sokkal kisebb, mint a protonnál. Két pontban mértük az összetartozó értékeket, ezeket mutatja a 2. táblázat. 4

ν f (MHz) ν p (MHz) I (A) 6,589 7,001 1,90 6,847 7,276 2,00 2. Táblázat A proton és a fluor rezonanciafrekvenciája Az (1) képlet alapján a két g-faktor aránya megegyezik a rezonanciafrekvenciák arányával. A két mérési pontot átlagolva a fluor g-faktora: ν f g f = g p ν p = 5,49 A mérési hibák A proton g-faktorának mérésénél lehetséges hibák adódhatnak a mágneses tér illetve a frekvencia mérésébıl. A mágneses tér mérésénél szubjektív hibaként a leolvasás hibája léphetett fel, a mérıtekercs kihúzásának sebességétıl nem függött a mért kilendülés. A leolvasási hiba körülbelül ±0,5 osztás, ami ±1,175 mt-nak felel meg. A mágneses tér mérésének objektív hibája a mérımővi hiba, ami ±5%. Ebbıl a két forrásból származó hibát négyzetesen összeadva kaptuk az 1. táblázatban szereplı B 0 értékeket. A frekvencia mérésénél a szubjektív hibák a leolvasási hiba, a csúcs helyének pontos középre állításából származó hiba és a lebegés pontos megtalálásának hibája. A csúcs beállításának hibáját úgy határoztuk meg, hogy megmértük az oszcilloszkóp képernyıjének két széléhez beállított csúcs esetén a frekvenciát és elosztottuk 10 osztással, így az egy osztásra jutó frekvencia-eltérés 5,2 khz-nek adódott. Ez és a leolvasás és a lebegés hibája is egy-két ezrelékes nagyságrendő, amit a rádiófrekvenciás generátor 5%-os mérımővi hibája mellett elhanyagolhatunk. Ha a mágneses tér, a frekvenciamérés és az illesztés hibáját is figyelembe vesszük a proton g-faktora hibával együtt: g p = ( 5,8 ± 0,6) A fluor g-faktorának hibája a proton g-faktorának hibájából és a frekvenciák mérésének hibájából tevıdik össze, de a frekvenciamérés relatív hibája elhanyagolható a proton g- faktorának relatív hibája mellett. Így a fluor g-faktora hibával együtt: g f = ( 5,5 ± 0,6) 5

A mágneses tér homogenitásának vizsgálata A két elektromágnes közötti térrészbıl saját definíciók alapján meghatároztuk a homogén mágneses térnek tekinthetı részt. Ez azért fontos, mert rezonanciát csak homogén mágneses térben lehet jól megfigyelni. A 3. ábrán látható errıl egy nem méretarányos vázlat. A két mágnes közötti távolság L = 2, 3 cm, a vasmag átmérıje φ = 9, 7 szeretnénk az ellipszis alapú test méreteit meghatározni. cm. Ebben a térrészben 3. ábra A mágneses tér homogenitása Ha a D vagy a d szakaszok mentén toltuk el a mintát azt tapasztaltuk, hogy a rezonancia amplitúdója csökken szélessége pedig nı. Definíciónk szerint akkor tekinthetı homogénnek a mágneses tér, ha a csúcs szélességének és magasságának aránya kisebb, mint 0,5. Ez alapján a definíció alapján az ellipszis tengelyei: D = 2, 5 cm, d = 4, 2 cm. Ha a mágneses térrel, vagyis az l szakasszal párhuzamosan toltuk el a mintát, akkor a rezonanciacsúcs elmozdult az oszcilloszkópon, vagyis megváltozott a frekvenciája. Definíciónk szerint akkor tekinthetjük a mágneses teret homogénnek, ha ez az elmozdulás kevesebb, mint két osztás, vagyis a frekvenciaváltozás kisebb, mint 10 khz. Ahhoz, hogy az l hosszúságot megkapjuk a definíció alapján mért 0,8 cm-hez hozzá kell adni a mintatartó körülbelül 1 cm-es átmérıjét is, így l = 1, 8 cm. 6