גרעינים ארבע-קוטביים

לגרעין ארבע-קוטבי יש ספין גדול מחצי. לגרעינים אלה יש סימטריה פחותה ביחס לגרעינים בעלי ספין חצי. מומנט הארבע-קוטבי משתנה מגרעין לגרעין ומעיד על האסימטריה שלו.

האנרגיה מתפצלת לרמות שונות כאשר הופעל עליו שדה מגנטי (תרשים 1). להשוואה גרעינים בעלי ספין חצי מתפצלים לשתי רמות. מספר הרמות נתון ב-2n + 1 כאשר n הוא מספר הספין. צורני הפיצול נראים בצימוד עם גרעינים אחרים.

תרשים 1. רמות האנרגיה לגרעינים בעלי ספינים שונים

רמות אנרגיה

סיגנלים של גרעינים ארבע-קוטביים רחבים מאלה של גרעינים בעל ספין חצי בגלל רלקסציה ארבע-קוטבי. רוחב הקו מגביר עם מקדם רוחב הקו שתלוי במומנט הארבע-קוטבי של הגרעינים, גודל ואסימטריה. לדוגמה, לדוטריום יש מקדם רוחב הקו קטן של 0.14 fm4 עם מומנט ארבע-קוטבי של 0.286 fm2 ונותן רוחב קו ב-HOD של 1.7 הרץ. לעומת זאת ל-17O יש מקדם רוחב קו של 2.1 fm4 ומומט ארבע-קוטבי של -2.56 fm2 ונותן רוחב קו ב-H217O של 69 הרץ. יש גרעינים כמו 197Au ו-201Hg שנותנים סיגנלים רחבים מדי לראות בספקטרומטר רגילה להפרדה גבוהה. ההשפעה של צורה וגודל המולקולה ניתן להדגים בתמ"ג 14N. ‎NH4+‏ קטן ומאוד סימטרי ונותן רוחב קו של 0.8 הרץ, NH3 גם קטן אך פחות סימטרי ונון רוחב קו של 16 הרץ. אוריה גדול יותר ועוד פחות סימטרי ונותן רוחב קו של 982 הרץ (תרשים 2).

תרשים 2. השוואת רוחב קו של סיגנלי 14N. כל עוד המולקולה גדולה יותר וסימטרית פחות כך הסיגנל רחב יותר.

רוחב קו 14N

בתמ"ג של מצב מוצק, שיטות המדידה של גרעינים ארבע-קוטביים שונות מאלה השייכות לגרעינים בעל ספין חצי. כמו כן יש הבדל בין גרעינים בעלי ספין שלם וגרעינים בעלי ספין שלם וחצי. גרעינים בעלי ספין שלם נותנים ספקטרומים רחבים מאוד ואילו גרעינים בעלי ספין שלם וחצי נותנים מעבר מרכזי צר יחסית בנוסף לסיגנל רב-מנתי רחב מאוד. ניתן להשתמש במעבר המרכזי לקבל מידע בהפרדה גבוהה מהספקטרום.

חזרה לראש העמוד

ארבע-קטטבי שיטות תמ"ג, שירות תמ"ג שלנו, חזרה לדף הבית

©Roy Hoffman & Yair Ozery, The Hebrew University, Revised 2011-01-03T15:17+02