Yadro akustik rezonansi

Yadro akustik rezonansi yadro magnit rezonansi bilan chambarchas bogʻliq boʻlgan hodisadir. Bu ultratovush va ultratovushli akustik toʻlqinlardan magnit yoki elektr maydonlari natijasida yadro spinlarini oʻzaro taʼsiridan kelib chiqqan akustik nurlanishni aniqlash uchun 1 MHzdan 100 MHz gacha boʻlgan chastotalardan foydalanishni oʻz ichiga oladi.^[1] Yadro akustik rezonansining tamoyillari koʻpincha yadro magnit-rezonansi bilan taqqoslanadi. Shuning uchun yadro akustik rezonansidan ob’ektlarni tasvirlash uchun ham foydalanish mumkin ^[2] Lekin, koʻp hollarda yadroviy akustik rezonans akustik toʻlqinlarning yutilishi uchun namunalar ichida elektron spinlarini qoʻzgʻatish uchun yadro magnit rezonansining mavjudligini talab qiladi. Metalllardan tortib subatomik zarrachalargacha boʻlgan turli xil materiallarning akustik nurlanishining yutilishiga nisbatan eksperimental va nazariy tadqiqotlar orqali olib borilgan. Yadro akustik rezonansining eksperimental kuzatishlari birinchi marta 1963 yilda Alers va Fleury tomonidan qattiq alyuminiyda olingan.^[3]^[4]

Tarix

Yadro akustik rezonansi birinchi marta 1952 yilda Semen Altshuler va Alfred Kastler ^[2] yadro spinlari bilan akustik bogʻlanish koʻrinadigan boʻlishi kerakligini taklif qilgan. Bu sohadagi ixtisosligidan Altshuler 1955 yilda tajribalar natijasida yadroviy spin-akustik fonon oʻzaro taʼsirini nazariya qildi. Tajribalar garchi bu keng tarqalgan tushuncha boʻlmasa ham fiziklarni metallardagi yadroviy akustik rezonans birikmasini shakllantirish va kuzatish mumkinligini taxmin qilishiga olib keldi,^[1] zamonaviy fiziklar yadro akustik rezonansining koʻplab xususiyatlarini muhokama qilmoqdalar. Ob’ektlardagi yadroviy akustik rezonans tushunchalari koʻplab fiziklar tomonidan nazariy jihatdan taxmin qilingan, ammo bu hodisaning birinchi kuzatuvi 1963 yilda qattiq alyuminiyda, uning tarqalishini kuzatish bilan birga birinchi tajriba yadrosi 1973 yilda yaratilgan. 1975 yilda suyuq galiyda akustik rezonans hodisasi oʻrganilgan ^[3]^[4]^[5] Biroq, akustik spin rezonansining jihati 1966 yilda Bolef va Menes tomonidan indiy antimonid namunalari orqali kuzatilgan.

Yadro akustik rezonans nazariyasi

Yadro Spin va Akustik Radiatsiya

Spektroskopiyadan aniqlangan akustik nurlanishga misol

Yadrolar atomlar ichidagi turli yadrolarning magnit va elektr xossalarigacha boʻlgan turli xossalari tufayli spinga aylanadi. Odatda bu spin yadroviy magnit rezonans sohasida qoʻllanadi, bu yerda tashqi RF (yoki oʻta yuqori chastota diapazoni) magnit maydoni ichki tizim ichidagi yadrolarni qoʻzgʻatish va rezonanslash uchun ishlatiladi. Bu, oʻz navbatida, elektromagnit nurlanishning yutilishi yoki tarqalishiga imkon beradi va magnit-rezonans tomografiya uskunalariga tasvirlarni aniqlash va ishlab chiqarish imkonini beradi. Biroq, yadroviy akustik rezonans uchun, ichki yoki tashqi maydonlar ostida aylanish yoʻnalishini aniqlaydigan energiya darajalari akustik nurlanish orqali oʻtadi. Chunki akustik toʻlqinlar koʻpincha 1 MHz va 100 MHz chastotalar orasida boʻladi, ular odatda infratovush yoki ultratovush (eshitiladigan diapazondan yuqori chastotalar tovushi) sifatida tavsiflanadi. $20-20,000Hz$ ).

Yadro magnit rezonansi bilan taqqoslash

Yadro magnit rezonansiga oʻxshab yadro akustik rezonansi ham doimiy magnit maydon yoki turli chastotalar kabi tashqi manbalarni kiritadi va ikkala usulning natijalari turli oʻzgaruvchilarda oʻxshash maʼlumotlar toʻplamlarini hosil qiladi. Yadro akustik rezonansi ichki spinga bogʻliq oʻzaro taʼsirlarni qoʻzgʻatishni oʻz ichiga oladi, yadro magnit rezonansi esa tashqi magnit maydonlar bilan oʻzaro taʼsirni bildiradi. Shu sababli, yadro akustik rezonansi faqat yadro magnit rezonansiga bogʻliq emas va mustaqil ravishda ishlashi mumkin. Yadro akustik rezonansi yadro magnit rezonansini yaxshiroq oʻrnini bosadigan bunday holatlarga elektromagnit toʻlqinlarning kirib borishi va rezonanslanishi qiyin boʻlgan metallardagi rezonanslar kiradi, masalan, amorf metallar va qotishmalar, akustik toʻlqinlar esa osongina oʻtishi mumkin.

Yadro akustik rezonansining fizikasi

Yadro akustik rezonansi yadro magnit rezonasidan ham, akustikadan ham kvant mexanikasi qonunlaridan foydalanishni oʻz ichiga oladi, yadrolari nolga teng boʻlmagan burchak momentiga (I) ega boʻlgan jismlarda akustik rezonans nazariyasini olish uchun, ${\sqrt {I(I+1)}}$ berilgan formuladan foydalaniladi. Elementlarda qaerda $I>1/2$ , yadrolar spinining xarakteristikasiga elektr toʻrt qutbli moment deb ham ataladigan elektr momentlari ham kiradi. ( $Q$ eng zaif elektr momenti uchun). Bu daqiqa ( $I$ ) yadroga nisbatan atrofdagi zaryadlar natijasida yadro ichidagi elektr maydon gradientlariga taʼsir qiladi. Aslida, yadro akustik rezonansini qoʻzgʻatish uchun ishlatiladigan yadro magnit rezonansining natijalari taʼsir qiladi.^[6]

<ref name=":0">Bolef, Dan. Nuclear Acoustic Resonance. San Diego: Academic Press Limited, 1993 — 3-bet. ISBN 978-0-12-111250-9.

↑ ^1,0 ^1,1 Bolef, Dan. Nuclear Acoustic Resonance. San Diego: Academic Press Limited, 1993 — 3-bet. ISBN 978-0-12-111250-9.
↑ ^2,0 ^2,1 Henderson, Ross M. (1997-05-02). „Essential physics of nuclear acoustic resonance imaging“. Medical Imaging 1997: Physics of Medical Imaging. 3032-jild. International Society for Optics and Photonics. 142–153-bet. Bibcode:1997SPIE.3032..142H. doi:10.1117/12.273979.
↑ ^3,0 ^3,1 Leisure, R. G.; Hsu, D. K.; Seiber, B. A. (1973-06-25). „Nuclear-Acoustic-Resonance Absorption and Dispersion in Aluminum“. Physical Review Letters. 30-jild, № 26. 1326–1329-bet. Bibcode:1973PhRvL..30.1326L. doi:10.1103/physrevlett.30.1326. ISSN 0031-9007.
↑ ^4,0 ^4,1 Buttet, J.; Gregory, E. H.; Baily, P. K. (1969-11-03). „Nuclear Acoustic Resonance in Aluminum Via Coupling to the Magnetic Dipole Moment“. Physical Review Letters. 23-jild, № 18. 1030–1032-bet. doi:10.1103/physrevlett.23.1030. ISSN 0031-9007.
↑ M.J. Reusche, E.J. Unterhorst (23 March 1975). „Nuclear Acoustic Resonance in a Liquid Metal“. Physics Letters A. 51-jild, № 5. 275–276-bet. Bibcode:1975PhLA...51..275R. doi:10.1016/0375-9601(75)90445-4.
↑ Bleaney, B.; Gregg, J. F. (1987). „Enhanced Nuclear Acoustic Resonance: Some Theoretical Considerations“. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 413-jild, № 1845. 313–327-bet. Bibcode:1987RSPSA.413..313B. doi:10.1098/rspa.1987.0117. ISSN 0080-4630. JSTOR 2398046.

[:0-1] 1,0 ^1,1 Bolef, Dan. Nuclear Acoustic Resonance. San Diego: Academic Press Limited, 1993 — 3-bet. ISBN 978-0-12-111250-9.

[:1-2] 2,0 ^2,1 Henderson, Ross M. (1997-05-02). „Essential physics of nuclear acoustic resonance imaging“. Medical Imaging 1997: Physics of Medical Imaging. 3032-jild. International Society for Optics and Photonics. 142–153-bet. Bibcode:1997SPIE.3032..142H. doi:10.1117/12.273979.

[:2-3] 3,0 ^3,1 Leisure, R. G.; Hsu, D. K.; Seiber, B. A. (1973-06-25). „Nuclear-Acoustic-Resonance Absorption and Dispersion in Aluminum“. Physical Review Letters. 30-jild, № 26. 1326–1329-bet. Bibcode:1973PhRvL..30.1326L. doi:10.1103/physrevlett.30.1326. ISSN 0031-9007.

[:5-4] 4,0 ^4,1 Buttet, J.; Gregory, E. H.; Baily, P. K. (1969-11-03). „Nuclear Acoustic Resonance in Aluminum Via Coupling to the Magnetic Dipole Moment“. Physical Review Letters. 23-jild, № 18. 1030–1032-bet. doi:10.1103/physrevlett.23.1030. ISSN 0031-9007.

[:3-5] M.J. Reusche, E.J. Unterhorst (23 March 1975). „Nuclear Acoustic Resonance in a Liquid Metal“. Physics Letters A. 51-jild, № 5. 275–276-bet. Bibcode:1975PhLA...51..275R. doi:10.1016/0375-9601(75)90445-4.

[6] Bleaney, B.; Gregg, J. F. (1987). „Enhanced Nuclear Acoustic Resonance: Some Theoretical Considerations“. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 413-jild, № 1845. 313–327-bet. Bibcode:1987RSPSA.413..313B. doi:10.1098/rspa.1987.0117. ISSN 0080-4630. JSTOR 2398046.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]