РАДИОСПЕКТРОСКОПИЯ

РАДИОСПЕКТРОСКОПИЯ, совокупность методов исследования строения вещества, а также физ. и хим. процессов в нём, основанных на резонансном поглощении радиоволн. Р. изучает вещество в твёрдом, газообразном и лсидком состояниях. Ряд исследований структуры атомов и молекул осуществлён с помощью молекулярных и атомных пучков, когда взаимодействие между частицами практически отсутствует. Р. отличается от оптической спектроскопии, инфракрасной спектроскопии и мёссбауэровской у-спектроскопии (см. Мёссбауэра эффект) малыми энергиями поглощаемых квантов. Это позволяет изучать тонкие взаимодействия в веществе, вызывающие очень малые расщепления энергетич. уровней. Кроме того, в Р. при одновременном облучении вещества радиоволнами неск. различных резонансных частот можно изменять относительную населённость уровней энергии и наблюдать переходы, замаскированные обычно побочными взаимодействиями.

В Р. существует несколько обособленных направлений.

Микроволновая спектроскопия исследует переходы между уровнями энергии, обусловленными: либо вращат. движениями молекул, обладающих постоянным дипольным электрич. моментом; либо тонкой структурой колебат. уровней, вызванной инверсными движениями в молекулах типа аммиака (см. Молекулярный генератор); либо тонкой структурой вращат. уровней, связанной с взаимодействием квадруполъных моментов ядер с неоднородными молекулярными электрич. полями. Т. к. в жидкости и твёрдом теле свободное вращение молекул заторможено, то в микроволновой Р. исследуются газы. Резонансное поглощение обычно наблюдается в диапазоне частот 10¹⁰ -10¹¹ гц (микроволны).

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР)- резонансное поглощение радиоволн, обусловленное переходами между уровнями энергии, возникающими при взаимодействии магнитных моментов ядер с внешним магнитным полем Н. Частота этих переходов w = уН, где у - отношение магнитного момента ядра к его спину. В поле Н = 10⁴гс ЯМР наблюдается в интервале частот 1-50 Мгц. Линии ЯМР уширяются и расщепляются из-за взаимодействия ядер друг с другом и с электронными оболочками (спектр ЯМ Р). В твёрдых телах спектр ЯМР в основном обусловлен прямым взаимодействием между магнитными дипольными моментами ядер, а для ядер со спином I> 1/2 также взаимодействием их электрич. квадрупольного момента с неоднородными электрич. молекулярными и кристаллическими полями. Эти магнитные переходы наблюдаются и в отсутствии внешнего магнитного поля (ядерный квадрупольиый резонанс, ЯКР). Ширина спектральной линии ЯМР в твёрдом теле ок. 10⁴ гц (ЯМР низкого разрешения). В жидкости и газе тепловое движение частиц усредняет указанные взаимодействия, линия ЯМР резко сужается, напр. до 10^-2 гц в чистых органич. жидкостях (ЯМР высокого разрешения). Спектр в этом случае определяется магнитными полями электронных оболочек и косвенным взаимодействием между ядерными спинами (через электронные оболочки).

Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) - резонансное поглощение радиоволн, обусловлено переходами между уровнями, возникающими при взаимодействии с внешним магнитным полем Я магнитных моментов неспаренных электронов атомов, ионов и свободных радикалов, а также магнитных моментов носителей тока в металлах и полупроводниках. Частота ЭПР пропорциональна внешнему полю, напр. при Н = 10⁴ гс w ~ 10¹⁰ -10¹¹ гц. Линии ЭПР расширяются и расщепляются из-за взаимодействия электронов с внутренними полями в кристаллах, с электронным окружением в свободных радикалах и с электронами проводимости в металлах и полупроводниках. Это приводит к появлению спектра ЭПР. Дополнит. расщепление спектральной линии ЭПР может происходить из-за взаимодействия электронов с ядрами, обладающими магнитными моментами.

Циклотронный резонанс (ЦР) наблюдается в металлах и полупроводниках, помещённых в магнитное поле Я, при совпадении частоты волны с циклотронной частотой носителей тока. Он обусловлен переходами между орбитальными уровнями электронов проводимости, образованных их взаимодействием с полем Я. Спектр ЦР в металлах определяется энергетич. спектром электронов проводимости в полупроводниках, зонной структурой, концентрацией, подвижностью и эффективной массой электронов и дырок.

ферромагнитный резонанс (ФР), ферримагнитный резонанс и антиферромагнитный резонанс (АФР). В магнитоупорядоченных средах наблюдается резонансное поглощение радиоволн, связанное с коллективным движением магнитных моментов электронов. Диапазон резонансных частот обычно 10¹⁰ -10¹³ гц. Спектр определяется взаимодействием электронов с внешним магнитным полем, анизотропией и размагничивающими факторами, а в антиферромагнетиках также обменным взаимодействием.

Методы Р. используются для изучения структуры молекул и характера молекулярного движения в жидкостях и твёрдых телах, химич. кинетики, механизма химич. реакций, зависимости реакционной способности от молекулярного и стереохимич. строения (ЯМР, ЭПР), энергетич. спектра и свойств полупроводников металлов (ЯМР, ЭПР, ЦР), а также магнетиков (ФР) и антиферромагнетиков (АФР), биол. процессов и физиологически активных веществ (ЯМР, ЭПР). ЯМР, ЭПР применяются для контроля и управления химико-технологич. процессами. Приборы для исследования спектров ЭПР, ЯМР и др. наз. радиоспектроскопами или радиоспектрометрами.

Лит.: Альтшулер С. А., Козырев Б. М., Электронный парамагнитный резонанс соединений элементов промежуточных групп, 2 изд., М., 1972; Таунс Ч., Шавлов А. _т Радиоспектроскопия, пер. с англ., М., 1959; Эмсли Дж., Финей Дж., Сатклиф Л., Спектроскопия ядерного магнитного резонанса высокого разрешения, пер. с англ., М., 1969; Абрагам А., Ядерный магнетизм, пер. с англ., М., 1968. А. М. Прохоров.

Смотреть больше слов в «Большой советской энциклопедии»

РАДИОСПОРТ →← РАДИОСПЕКТРОМЕТР

РАДИОСПЕКТРОСКОПИЯ

Синонимы слова "РАДИОСПЕКТРОСКОПИЯ":

Смотреть что такое РАДИОСПЕКТРОСКОПИЯ в других словарях:

Рекомендуем посмотреть: