Измерение магнитного поля методом ядерного магнитного резонанса

Цель работы: Измерение напряженности маг­нитного поля методом, основанным на явлении ядерного магнитного резонанса.

Задание 1.

Измерение магнитного поля методом ЯМР

Приборы и оборудование

Электромагнит МАС-1, источник питания электромагнита, измеритель магнитной индукции Е11-1, осциллограф С1-65А, частотомер Ч3-34, измеритель магнитной индукции Ш1-8, подставка для датчика Холла.

Порядок работы с измерителем Е11-2.

1. Познакомиться с инструкцией по работе с осцилло­графом и частотомером, затем подготовить измеритель Е11-2 к работе, для чего:

б) к клеммам "Х" и "Y" измерительного блока подклю­чить соответствующие клеммы осциллографа;

в) ручки "Усиление" и "Модуляция" установить в среднее положение;

г) тумблеры "Частота модуляции" и "Пост. времени" установить в положение "Большая", а тумблер индикации напряжения генерации и тока модуляции с надписью "Генерация—модуляция" поставить в положение "Гене­рация".

2. Установить датчик между полюсами электромагнита таким образом, чтобы широкая стенка датчика была направ­лена к полюсному наконечнику, и включить электромагнит.

3. Включить тумблер "Сеть", при этом должна заго­реться индикаторная лампа.

4. Ручкой "Напряжение генератора" добиться возник­новения генерации, при этом стрелка индикатора должна отклониться на 20—50 делений шкалы.

4. Ручку "Усиление" поставить в среднее положение и ручкой "Установка нуля" установить нуль индикатора резонанса.

6. Включить осциллограф и выключить соб­ственную развертку осциллографа (при достаточном уси­лении на экране осциллографа наблюдаются ровная шумовая дорожка, что свидетельствует о нормальной работе прибора).

7. Медленно вращая ручку "Частота", добиться появ­ления сигнала на экране осциллографа. Примерный вид сигнала ЯМР показан на рис. 1.13.

4. Измерить частоту гене­ратора измерителя Е11-2.

5. Вычислить напряженность поля.

Замечания:

1. Для ориентировочного отсчета частоты можно ис­пользовать ориентировочные графики помещенные на пе­редней панели прибора.

2. В данной работе используется датчик №3. Поле измеряется на поддиапазоне 3.

3. Необходимо учесть, что прибор работает удовлетво­рительно только в полях с неоднородностью не более 0,2% на сантиметр. При увеличении неоднородности величина сигнала резонанса резко уменьшается и его нельзя различить на фоне собственных шумов схемы. Поэтому если датчик не установлен точно в середине полюсных наконечников, сигнал может не наблюдаться.

Порядок выполнения работы

1. Установить датчик холла в центр магнита МАС-1. Включить источник питания.

2. Измерить магнитное поле В.

3. По формуле f = γ·В (γ = 4.257 кГц/ Э) рассчитать частоту ЯМР резонанса.

4. Установить в центр магнита датчик прибора Е11-1. Включить прибор Е11-1 в сеть и дать ему прогреться 2 – 5 минут.

5. Ручкой настройки частоты установить расчетную частоту.

6. Выставить ручки "Генерация" и "Модуляция" прибора Е11-1 в среднее положение ориентируясь по стрелочному прибору. Ручкой "Генерация" добиться ровной шумовой дорожки на экране осциллографа.

7. Плавно вращая ручку настройки частоты в обе стороны от установленного значения, найдите сигнал ЯМР и выведите его в центр экрана осциллографа. Значение частоты запишите и рассчитайте величину магнитного поля. Сравните с результатом полученным ранее датчиком Холла.

8. Смещая датчик к краю зазора найдите положение, где сигнал еще наблюдаем. Плавной ручкой "Частота" выведите его в центр экрана и запишите значение частоты. Рассчитайте значение поля. Оцените неоднородность магнитного поля.

Контрольные вопросы:

1. В чем заключается явление ядерного магнитного резонанса!

2. Какова физическая сущность величины, гиромагнитного отношения?

3. Чем обусловлена высокая точность измерений напряженности поля данным методом?