परमाणु चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर) एक परमाणु स्पेक्ट्रोस्कोपी है जिसका व्यापक रूप से सभी भौतिक विज्ञान और उद्योग में उपयोग किया जाता है। एनएमआर में परमाणु नाभिक के आंतरिक स्पिन गुणों की जांचएक बड़े चुंबक का उपयोग करना। किसी भी स्पेक्ट्रोस्कोपी की तरह, यह ऊर्जा स्तरों (अनुनाद) के बीच संक्रमण पैदा करने के लिए विद्युत चुम्बकीय विकिरण (वीएचएफ रेंज में रेडियो फ्रीक्वेंसी तरंगों) का उपयोग करता है। रसायन विज्ञान में, एनएमआर छोटे अणुओं की संरचना को निर्धारित करने में मदद करता है। चिकित्सा में परमाणु चुंबकीय अनुनाद ने चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) में आवेदन पाया है।

प्रारंभिक

एनएमआर की खोज 1946 में हार्वर्ड यूनिवर्सिटी के वैज्ञानिकों परसेल, पाउंड और टॉरे और स्टैनफोर्ड के बलोच, हैनसेन और पैकार्ड ने की थी। उन्होंने देखा कि 1 एच और 31 पी नाभिक (प्रोटॉन और फास्फोरस -31) चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आने पर रेडियो आवृत्ति ऊर्जा को अवशोषित करने में सक्षम होते हैं, जिसकी ताकत प्रत्येक परमाणु के लिए विशिष्ट होती है। अवशोषित होने पर, वे प्रतिध्वनित होने लगे, प्रत्येक तत्व अपनी आवृत्ति पर। इस अवलोकन ने अणु की संरचना के विस्तृत विश्लेषण की अनुमति दी। तब से, एनएमआर ने ठोस, तरल पदार्थ और गैसों के गतिज और संरचनात्मक अध्ययनों में आवेदन पाया है, जिसके परिणामस्वरूप 6 नोबेल पुरस्कार प्राप्त हुए हैं।

स्पिन और चुंबकीय गुण

नाभिक प्राथमिक कणों से बना होता है जिन्हें न्यूट्रॉन और प्रोटॉन कहा जाता है। उनका अपना कोणीय संवेग होता है, जिसे स्पिन कहते हैं। इलेक्ट्रॉनों की तरह, एक नाभिक के स्पिन को क्वांटम संख्या I और m द्वारा चुंबकीय क्षेत्र में वर्णित किया जा सकता है। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की सम संख्या वाले परमाणु नाभिक में शून्य स्पिन होता है, जबकि अन्य सभी में गैर-शून्य होता है। इसके अलावा, गैर-शून्य स्पिन वाले अणुओं में एक चुंबकीय क्षण होता है μ = मैं, जहां जाइरोमैग्नेटिक अनुपात है, चुंबकीय द्विध्रुवीय क्षण और कोणीय गति के बीच आनुपातिकता का स्थिरांक, जो प्रत्येक परमाणु के लिए भिन्न होता है।

कोर का चुंबकीय क्षण इसे एक छोटे चुंबक की तरह व्यवहार करता है। बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में, प्रत्येक चुंबक यादृच्छिक रूप से उन्मुख होता है। एनएमआर प्रयोग के दौरान, नमूना को बाहरी चुंबकीय क्षेत्र बी 0 में रखा जाता है, जिससे कम ऊर्जा बार चुंबक बी 0 की दिशा में और उच्च ऊर्जा विपरीत दिशा में संरेखित हो जाती है। इस मामले में, चुम्बकों के स्पिन का उन्मुखीकरण बदल जाता है। इस अमूर्त अवधारणा को समझने के लिए, किसी को एनएमआर प्रयोग के दौरान नाभिक के ऊर्जा स्तरों पर विचार करना चाहिए।

उर्जा स्तर

एक स्पिन फ्लिप के लिए क्वांटा की एक पूर्णांक संख्या की आवश्यकता होती है। किसी भी m के लिए, 2m + 1 ऊर्जा स्तर होते हैं। स्पिन 1/2 के साथ एक नाभिक के लिए उनमें से केवल 2 हैं - निम्न, बी 0 के साथ गठबंधन किए गए स्पिन द्वारा कब्जा कर लिया गया है, और उच्च, बी 0 के खिलाफ निर्देशित स्पिन द्वारा कब्जा कर लिया गया है। प्रत्येक ऊर्जा स्तर को E = -mℏγВ 0 द्वारा परिभाषित किया जाता है, जहां m चुंबकीय क्वांटम संख्या है, इस मामले में +/- 1/2। एम> 1/2 के लिए ऊर्जा स्तर, जिसे चौगुनी नाभिक के रूप में जाना जाता है, अधिक जटिल हैं।

स्तरों के बीच ऊर्जा अंतर है: E = ℏγB 0, जहां प्लैंक स्थिरांक है।

जैसा कि देखा जा सकता है, चुंबकीय क्षेत्र की ताकत का बहुत महत्व है, क्योंकि इसकी अनुपस्थिति में स्तर खराब हो जाते हैं।

ऊर्जा संक्रमण

परमाणु चुंबकीय अनुनाद होने के लिए, ऊर्जा स्तरों के बीच एक स्पिन फ्लिप होना चाहिए। दो राज्यों के बीच ऊर्जा अंतर विद्युत चुम्बकीय विकिरण की ऊर्जा से मेल खाती है, जिसके कारण नाभिक अपने ऊर्जा स्तर को बदलते हैं। अधिकांश के लिए एनएमआर स्पेक्ट्रोमीटर 0 पर इसका क्रम 1 टेस्ला (टी), और γ - 10 7 है। इसलिए, आवश्यक विद्युत चुम्बकीय विकिरण 10 7 हर्ट्ज के क्रम का है। फोटॉन ऊर्जा को सूत्र E = hν द्वारा दर्शाया जाता है। इसलिए, अवशोषण के लिए आवश्यक आवृत्ति है: ν= γВ 0 / 2π।

परमाणु परिरक्षण

एनएमआर की भौतिकी परमाणु परिरक्षण की अवधारणा पर आधारित है, जिससे पदार्थ की संरचना का निर्धारण करना संभव हो जाता है। प्रत्येक परमाणु इलेक्ट्रॉनों से घिरा होता है जो नाभिक के चारों ओर घूमते हैं और उसके चुंबकीय क्षेत्र पर कार्य करते हैं, जो बदले में ऊर्जा स्तरों में छोटे परिवर्तन का कारण बनता है। इसे परिरक्षण कहा जाता है। नाभिक जो स्थानीय इलेक्ट्रॉनिक अंतःक्रियाओं से जुड़े विभिन्न चुंबकीय क्षेत्रों का अनुभव करते हैं, गैर-समतुल्य कहलाते हैं। स्पिन फ्लिप के लिए ऊर्जा के स्तर को बदलने के लिए एक अलग आवृत्ति की आवश्यकता होती है, जो एनएमआर स्पेक्ट्रम में एक नया शिखर बनाता है। स्क्रीनिंग फूरियर ट्रांसफॉर्म का उपयोग करके एनएमआर सिग्नल का विश्लेषण करके अणुओं के संरचनात्मक निर्धारण की अनुमति देता है। परिणाम एक स्पेक्ट्रम है जिसमें चोटियों का एक समूह होता है, प्रत्येक एक अलग रासायनिक वातावरण के अनुरूप होता है। शिखर क्षेत्र सीधे नाभिकों की संख्या के समानुपाती होता है। विस्तृत संरचना की जानकारी द्वारा प्राप्त की जाती है एनएमआर इंटरैक्शन, जो विभिन्न तरीकों से स्पेक्ट्रम को बदलते हैं।

विश्राम

रिलैक्सेशन से तात्पर्य उनके नाभिक में लौटने की घटना से है थर्मोडायनामिक रूप सेराज्य के उच्च ऊर्जा स्तरों के लिए उत्तेजना के बाद स्थिर। इस मामले में, निचले स्तर से उच्च स्तर पर संक्रमण के दौरान अवशोषित ऊर्जा जारी की जाती है। यह एक जटिल प्रक्रिया है जो अलग-अलग समय सीमा में होती है। दो सबसे बड़े पैमाने परविश्राम के प्रकार स्पिन-जाली और स्पिन-स्पिन हैं।

विश्राम को समझने के लिए पूरे नमूने पर विचार करना आवश्यक है। यदि नाभिक को बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, तो वे Z अक्ष के साथ बल्क मैग्नेटाइजेशन बनाएंगे। उनके स्पिन भी सुसंगत हैं और संकेत का पता लगाने की अनुमति देते हैं। एनएमआर बल्क मैग्नेटाइजेशन को जेड अक्ष से एक्सवाई विमान में स्थानांतरित करता है, जहां यह स्वयं प्रकट होता है।

स्पिन-जाली छूट को Z अक्ष के साथ 37% बल्क मैग्नेटाइजेशन को पुनर्स्थापित करने के लिए आवश्यक समय T 1 की विशेषता है। अधिक कुशल विश्राम प्रक्रिया, छोटा T 1 । ठोस पदार्थों में, चूंकि अणुओं के बीच गति सीमित होती है, इसलिए विश्राम का समय लंबा होता है। माप आमतौर पर पल्स विधियों द्वारा किए जाते हैं।

स्पिन-स्पिन छूट को पारस्परिक सुसंगतता के नुकसान की विशेषता है टी 2 । यह T 1 से कम या बराबर हो सकता है।

परमाणु चुंबकीय अनुनाद और इसके अनुप्रयोग

दो मुख्य क्षेत्र जिनमें एनएमआर अत्यंत महत्वपूर्ण साबित हुआ है, वे हैं दवा और रसायन, लेकिन हर दिन नए अनुप्रयोग विकसित किए जा रहे हैं।

परमाणु चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग, जिसे आमतौर पर चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) के रूप में जाना जाता है, है महत्वपूर्ण चिकित्सा निदान उपकरणमानव शरीर के कार्यों और संरचना का अध्ययन करने के लिए उपयोग किया जाता है। यह आपको सभी संभावित विमानों में किसी भी अंग, विशेष रूप से कोमल ऊतकों की विस्तृत छवियां प्राप्त करने की अनुमति देता है। कार्डियोवास्कुलर, न्यूरोलॉजिकल, मस्कुलोस्केलेटल और ऑन्कोलॉजिकल इमेजिंग के क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। वैकल्पिक कंप्यूटेड टोमोग्राफी के विपरीत, चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग आयनकारी विकिरण का उपयोग नहीं करता है, इसलिए यह पूरी तरह से सुरक्षित है।

एमआरआई समय के साथ होने वाले सूक्ष्म परिवर्तनों का पता लगा सकता है। एमआरआई इमेजिंग का उपयोग बीमारी के दौरान होने वाली संरचनात्मक असामान्यताओं की पहचान करने के लिए किया जा सकता है, वे बाद के विकास को कैसे प्रभावित करते हैं, और उनकी प्रगति विकार के मानसिक और भावनात्मक पहलुओं से कैसे संबंधित है। चूंकि एमआरआई हड्डी की अच्छी तरह से कल्पना नहीं करता है, उत्कृष्ट इंट्राक्रैनील और अंतर्गर्भाशयीविषय।

निदान में परमाणु चुंबकीय अनुनाद का उपयोग करने के सिद्धांत

एमआरआई प्रक्रिया के दौरान, रोगी एक विशाल खोखले बेलनाकार चुंबक के अंदर होता है और एक शक्तिशाली, स्थिर चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आता है। शरीर के स्कैन किए गए हिस्से में विभिन्न परमाणु क्षेत्र की विभिन्न आवृत्तियों पर प्रतिध्वनित होते हैं। एमआरआई का उपयोग मुख्य रूप से हाइड्रोजन परमाणुओं के कंपन का पता लगाने के लिए किया जाता है, जिसमें एक छोटे चुंबकीय क्षेत्र के साथ एक घूर्णन प्रोटॉन नाभिक होता है। एमआरआई में, पृष्ठभूमि चुंबकीय क्षेत्र ऊतक में सभी हाइड्रोजन परमाणुओं को रेखाबद्ध करता है। दूसरा चुंबकीय क्षेत्र, जिसका अभिविन्यास पृष्ठभूमि एक से भिन्न होता है, प्रति सेकंड कई बार चालू और बंद होता है। एक निश्चित आवृत्ति पर, परमाणु प्रतिध्वनित होते हैं और दूसरे क्षेत्र के साथ पंक्तिबद्ध होते हैं। जब यह बंद हो जाता है, तो परमाणु पृष्ठभूमि के साथ संरेखित होकर वापस उछलते हैं। यह एक संकेत बनाता है जिसे प्राप्त किया जा सकता है और एक छवि में परिवर्तित किया जा सकता है।

बड़ी मात्रा में हाइड्रोजन वाले ऊतक, जो पानी की संरचना में मानव शरीर में मौजूद होते हैं, एक उज्ज्वल छवि बनाते हैं, और इसकी थोड़ी मात्रा या अनुपस्थिति (उदाहरण के लिए, हड्डियों) के साथ अंधेरा दिखता है। एमआरआई की चमक को गैडोडायमाइड जैसे कंट्रास्ट एजेंट द्वारा बढ़ाया जाता है, जिसे मरीज प्रक्रिया से पहले लेते हैं। हालांकि ये एजेंट छवि गुणवत्ता में सुधार कर सकते हैं, प्रक्रिया की संवेदनशीलता अपेक्षाकृत सीमित रहती है। एमआरआई की संवेदनशीलता बढ़ाने के लिए तकनीक विकसित की जा रही है। सबसे आशाजनक पैराहाइड्रोजन का उपयोग है, अद्वितीय आणविक स्पिन गुणों के साथ हाइड्रोजन का एक रूप जो चुंबकीय क्षेत्रों के प्रति बहुत संवेदनशील है।

एमआरआई में उपयोग किए जाने वाले चुंबकीय क्षेत्रों के प्रदर्शन में सुधार ने प्रसार और कार्यात्मक एमआरआई जैसे अत्यधिक संवेदनशील इमेजिंग तौर-तरीकों का विकास किया है, जो बहुत विशिष्ट ऊतक गुणों को प्रदर्शित करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। इसके अलावा, चुंबकीय अनुनाद एंजियोग्राफी नामक एमआरआई तकनीक का एक अनूठा रूप रक्त की गति को चित्रित करने के लिए उपयोग किया जाता है। यह सुइयों, कैथेटर या कंट्रास्ट एजेंटों की आवश्यकता के बिना धमनियों और नसों के दृश्य की अनुमति देता है। एमआरआई के साथ, इन तकनीकों ने जैव चिकित्सा अनुसंधान और निदान में क्रांति लाने में मदद की है।

उन्नत कंप्यूटर प्रौद्योगिकी ने रेडियोलॉजिस्ट को एमआरआई स्कैनर द्वारा प्राप्त डिजिटल अनुभागों से त्रि-आयामी होलोग्राम बनाने की अनुमति दी है, जो घावों के सटीक स्थान को निर्धारित करने का काम करते हैं। टोमोग्राफी विशेष रूप से मस्तिष्क और रीढ़ की हड्डी, साथ ही मूत्राशय, और रद्द हड्डी जैसे श्रोणि अंगों की जांच में मूल्यवान है। विधि आपको ट्यूमर के नुकसान की सीमा को जल्दी और स्पष्ट रूप से सटीक रूप से निर्धारित करने और स्ट्रोक से संभावित नुकसान का आकलन करने की अनुमति देती है, जिससे डॉक्टरों को समय पर उचित उपचार निर्धारित करने की अनुमति मिलती है। एमआरआई ने बड़े पैमाने पर आर्थ्रोग्राफी, उपास्थि या लिगामेंट क्षति की कल्पना करने के लिए एक कंट्रास्ट एजेंट को एक जोड़ में इंजेक्ट करने की आवश्यकता, और मायलोग्राफी, रीढ़ की हड्डी या इंटरवर्टेब्रल डिस्क के विकारों की कल्पना करने के लिए रीढ़ की हड्डी की नहर में एक कंट्रास्ट एजेंट का इंजेक्शन लगाया है।

रसायन विज्ञान में आवेदन

आज कई प्रयोगशालाओं में, महत्वपूर्ण रासायनिक और जैविक यौगिकों की संरचनाओं को निर्धारित करने के लिए परमाणु चुंबकीय अनुनाद का उपयोग किया जाता है। एनएमआर स्पेक्ट्रा में, विभिन्न शिखर परमाणुओं के बीच विशिष्ट रासायनिक वातावरण और बंधनों के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं। ज़्यादातर बड़े पैमाने परचुंबकीय अनुनाद संकेतों का पता लगाने के लिए उपयोग किए जाने वाले आइसोटोप 1 एच और 13 सी हैं, लेकिन कई अन्य उपयुक्त हैं, जैसे 2 एच, 3 हे, 15 एन, 19 एफ, आदि।

आधुनिक एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी ने जैव-आणविक प्रणालियों में व्यापक अनुप्रयोग पाया है और संरचनात्मक जीव विज्ञान में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। कार्यप्रणाली और उपकरणों के विकास के साथ, एनएमआर बायोमैक्रोमोलेक्यूल्स के विश्लेषण के लिए सबसे शक्तिशाली और बहुमुखी स्पेक्ट्रोस्कोपिक विधियों में से एक बन गया है, जिससे उन्हें और उनके परिसरों को आकार में 100 केडीए तक चिह्नित करना संभव हो जाता है। एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी के साथ, यह एक है उनकी संरचना का निर्धारण करने के लिए दो प्रमुख प्रौद्योगिकियों में सेपरमाणु स्तर पर। इसके अलावा, एनएमआर एक प्रोटीन के कार्यों के बारे में अनूठी और महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करता है, जो दवा के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। कुछ आवेदन एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपीनीचे सूचीबद्ध हैं।

• जलीय घोलों में बायोमैक्रोमोलेक्यूल्स की परमाणु संरचना का निर्धारण करने के लिए यह एकमात्र तरीका है शारीरिकस्थितियां या झिल्ली-अनुकरण मीडिया।
• आणविक गतिशीलता। यह सबसे शक्तिशाली है बायोमैक्रोमोलेक्यूल्स के गतिशील गुणों के मात्रात्मक निर्धारण के लिए विधि.
• प्रोटीन की तह। एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपीअनफोल्डेड प्रोटीन और फोल्डिंग मध्यस्थों की अवशिष्ट संरचनाओं को निर्धारित करने के लिए सबसे शक्तिशाली उपकरण है।
• आयनीकरण की अवस्था। बायोमैक्रोमोलेक्यूल्स में कार्यात्मक समूहों के रासायनिक गुणों को निर्धारित करने में विधि प्रभावी है, जैसे कि आयनीकरण एंजाइम सक्रिय साइटों के आयनीकरण योग्य समूहों की स्थिति.
• परमाणु चुंबकीय अनुनाद मैक्रोबायोमोलेक्यूल्स (उदाहरण के लिए, माइक्रोमोलर और मिलिमोलर रेंज में पृथक्करण स्थिरांक के साथ) के बीच कमजोर कार्यात्मक बातचीत का अध्ययन करना संभव बनाता है, जो अन्य तरीकों का उपयोग करके नहीं किया जा सकता है।
• प्रोटीन जलयोजन। एनएमआर आंतरिक पानी का पता लगाने और बायोमैक्रोमोलेक्यूल्स के साथ इसकी बातचीत का एक उपकरण है।
• यह अद्वितीय है प्रत्यक्ष बातचीत का पता लगाने की विधिहाइड्रोजन बांड।
• स्क्रीनिंग और दवा विकास। विशेष रूप से, परमाणु चुंबकीय अनुनाद विशेष रूप से दवाओं की पहचान करने और एंजाइमों, रिसेप्टर्स और अन्य प्रोटीन से जुड़े यौगिकों की संरचना का निर्धारण करने में उपयोगी है।
• देशी झिल्ली प्रोटीन। सॉलिड स्टेट एनएमआर में क्षमता है झिल्ली प्रोटीन डोमेन की परमाणु संरचनाओं का निर्धारणदेशी झिल्ली के वातावरण में, जिसमें बाध्य लिगेंड्स भी शामिल हैं।
• चयापचय विश्लेषण।
• रासायनिक विश्लेषण। सिंथेटिक और प्राकृतिक रसायनों की रासायनिक पहचान और संरचना संबंधी विश्लेषण।
• पदार्थ विज्ञान। बहुलक रसायन विज्ञान और भौतिकी के अध्ययन में एक शक्तिशाली उपकरण।

अन्य उपयोग

परमाणु चुंबकीय अनुनाद और इसके अनुप्रयोग दवा और रसायन विज्ञान तक ही सीमित नहीं हैं। पर्यावरण परीक्षण, तेल उद्योग, प्रक्रिया नियंत्रण, पृथ्वी के क्षेत्र के एनएमआर, और मैग्नेटोमीटर जैसे अन्य क्षेत्रों में भी विधि बहुत उपयोगी साबित हुई है। गैर-विनाशकारी परीक्षण महंगे जैविक नमूनों पर बचाता है जिन्हें अधिक परीक्षण की आवश्यकता होने पर पुन: उपयोग किया जा सकता है। भूविज्ञान में परमाणु चुंबकीय अनुनाद का उपयोग चट्टानों की सरंध्रता और भूमिगत तरल पदार्थों की पारगम्यता को मापने के लिए किया जाता है। मैग्नेटोमीटर का उपयोग विभिन्न चुंबकीय क्षेत्रों को मापने के लिए किया जाता है।

1. घटना का सार

   सबसे पहले, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यद्यपि इस घटना के नाम पर "परमाणु" शब्द मौजूद है, एनएमआर का परमाणु भौतिकी से कोई लेना-देना नहीं है और इसका रेडियोधर्मिता से कोई लेना-देना नहीं है। अगर हम सख्त विवरण के बारे में बात करते हैं, तो कोई क्वांटम यांत्रिकी के नियमों के बिना नहीं कर सकता। इन नियमों के अनुसार, एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के साथ एक चुंबकीय कोर की बातचीत की ऊर्जा केवल कुछ असतत मान ले सकती है। यदि चुंबकीय नाभिक को एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र से विकिरणित किया जाता है, जिसकी आवृत्ति आवृत्ति इकाइयों में व्यक्त इन असतत ऊर्जा स्तरों के बीच अंतर से मेल खाती है, तो चुंबकीय नाभिक एक स्तर से दूसरे स्तर पर जाने लगते हैं, जबकि वैकल्पिक ऊर्जा को अवशोषित करते हैं। खेत। यह चुंबकीय अनुनाद की घटना है। यह स्पष्टीकरण औपचारिक रूप से सही है, लेकिन बहुत स्पष्ट नहीं है। क्वांटम यांत्रिकी के बिना एक और व्याख्या है। चुंबकीय कोर को अपनी धुरी के चारों ओर घूमने वाली विद्युत आवेशित गेंद के रूप में माना जा सकता है (हालांकि, कड़ाई से बोलते हुए, यह मामला नहीं है)। इलेक्ट्रोडायनामिक्स के नियमों के अनुसार, एक चार्ज के घूमने से एक चुंबकीय क्षेत्र का आभास होता है, अर्थात, नाभिक का चुंबकीय क्षण, जो रोटेशन की धुरी के साथ निर्देशित होता है। यदि इस चुंबकीय क्षण को एक स्थिर बाहरी क्षेत्र में रखा जाता है, तो इस क्षण का वेक्टर आगे बढ़ना शुरू कर देता है, अर्थात बाहरी क्षेत्र की दिशा में घूमता है। उसी तरह, चरखा का अक्ष ऊर्ध्वाधर के चारों ओर घूमता है (घूमता है), अगर यह खुला नहीं है, सख्ती से लंबवत नहीं है, लेकिन एक निश्चित कोण पर है। इस मामले में, चुंबकीय क्षेत्र की भूमिका गुरुत्वाकर्षण बल द्वारा निभाई जाती है।

   पूर्ववर्ती आवृत्ति नाभिक के गुणों और चुंबकीय क्षेत्र की ताकत दोनों द्वारा निर्धारित की जाती है: क्षेत्र जितना मजबूत होगा, आवृत्ति उतनी ही अधिक होगी। फिर, यदि, एक निरंतर बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के अलावा, एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र नाभिक पर कार्य करता है, तो नाभिक इस क्षेत्र के साथ बातचीत करना शुरू कर देता है - यह, जैसा कि था, नाभिक को अधिक मजबूती से घुमाता है, पूर्ववर्ती आयाम बढ़ता है, और नाभिक प्रत्यावर्ती क्षेत्र की ऊर्जा को अवशोषित करता है। हालांकि, यह केवल अनुनाद की स्थिति के तहत होगा, यानी, पूर्वसर्ग आवृत्ति का संयोग और बाहरी वैकल्पिक क्षेत्र की आवृत्ति। यह हाई स्कूल भौतिकी के एक उत्कृष्ट उदाहरण की तरह दिखता है - एक पुल के पार मार्च करते सैनिक। यदि चरण आवृत्ति पुल की प्राकृतिक आवृत्ति के साथ मेल खाती है, तो पुल अधिक से अधिक हिलता है। प्रायोगिक तौर पर, यह घटना अपनी आवृत्ति पर एक वैकल्पिक क्षेत्र के अवशोषण की निर्भरता में प्रकट होती है। अनुनाद के क्षण में, अवशोषण तेजी से बढ़ता है, और सबसे सरल चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रम इस तरह दिखता है:

   

2. फूरियर स्पेक्ट्रोस्कोपी

   पहले एनएमआर स्पेक्ट्रोमीटर ने ठीक उसी तरह काम किया जैसा ऊपर वर्णित है - नमूना एक निरंतर चुंबकीय क्षेत्र में रखा गया था, और आरएफ विकिरण लगातार उस पर लागू किया गया था। फिर या तो प्रत्यावर्ती क्षेत्र की आवृत्ति या स्थिर चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता सुचारू रूप से बदल गई। वैकल्पिक क्षेत्र के ऊर्जा अवशोषण को एक रेडियो फ्रीक्वेंसी ब्रिज द्वारा रिकॉर्ड किया गया था, जिससे सिग्नल एक रिकॉर्डर या एक आस्टसीलस्कप के लिए आउटपुट था। लेकिन सिग्नल पंजीकरण की इस पद्धति का उपयोग लंबे समय से नहीं किया गया है। आधुनिक एनएमआर स्पेक्ट्रोमीटर में, स्पैक्ट्रम को दालों का उपयोग करके रिकॉर्ड किया जाता है। नाभिक के चुंबकीय क्षण एक छोटी शक्तिशाली नाड़ी द्वारा उत्तेजित होते हैं, जिसके बाद एक संकेत दर्ज किया जाता है, जो चुंबकीय क्षणों को स्वतंत्र रूप से पूर्वगामी करके आरएफ कॉइल में प्रेरित होता है। यह संकेत धीरे-धीरे घटकर शून्य हो जाता है क्योंकि चुंबकीय क्षण संतुलन में लौट आते हैं (इस प्रक्रिया को चुंबकीय विश्राम कहा जाता है)। एनएमआर स्पेक्ट्रम इस सिग्नल से फूरियर ट्रांसफॉर्म का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है। यह एक मानक गणितीय प्रक्रिया है जो आपको किसी भी सिग्नल को फ़्रीक्वेंसी हार्मोनिक्स में विघटित करने की अनुमति देती है और इस प्रकार इस सिग्नल की फ़्रीक्वेंसी स्पेक्ट्रम प्राप्त करती है। स्पेक्ट्रम रिकॉर्ड करने की यह विधि आपको शोर के स्तर को काफी कम करने और प्रयोगों को बहुत तेजी से करने की अनुमति देती है।

   

   स्पेक्ट्रम रिकॉर्ड करने के लिए एक उत्तेजना पल्स सबसे सरल एनएमआर प्रयोग है। हालांकि, प्रयोग में विभिन्न अवधियों, आयामों, उनके बीच अलग-अलग देरी आदि के साथ कई ऐसी दालें हो सकती हैं, जो इस बात पर निर्भर करती हैं कि शोधकर्ता को परमाणु चुंबकीय क्षणों की प्रणाली के साथ किस तरह के जोड़तोड़ करने की आवश्यकता है। हालांकि, इनमें से लगभग सभी पल्स अनुक्रम एक ही चीज़ में समाप्त होते हैं - एक फूरियर ट्रांसफॉर्म के बाद एक फ्री प्रीसेशन सिग्नल रिकॉर्ड करना।

3. पदार्थ में चुंबकीय संपर्क

   अपने आप में, चुंबकीय अनुनाद एक दिलचस्प भौतिक घटना से ज्यादा कुछ नहीं रहेगा, अगर यह एक दूसरे के साथ और अणु के इलेक्ट्रॉन खोल के साथ नाभिक के चुंबकीय संपर्क के लिए नहीं थे। ये इंटरैक्शन अनुनाद मापदंडों को प्रभावित करते हैं, और उनकी मदद से, एनएमआर का उपयोग अणुओं के गुणों के बारे में विभिन्न प्रकार की जानकारी प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है - उनका अभिविन्यास, स्थानिक संरचना (रचना), इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन, रासायनिक विनिमय, घूर्णी और अनुवाद संबंधी गतिशीलता। इसके लिए धन्यवाद, एनएमआर आणविक स्तर पर पदार्थों के अध्ययन के लिए एक बहुत शक्तिशाली उपकरण बन गया है, जिसका व्यापक रूप से न केवल भौतिकी में, बल्कि मुख्य रूप से रसायन विज्ञान और आणविक जीव विज्ञान में उपयोग किया जाता है। इन इंटरैक्शन में से एक का एक उदाहरण तथाकथित रासायनिक बदलाव है। इसका सार इस प्रकार है: अणु का इलेक्ट्रॉन खोल बाहरी चुंबकीय क्षेत्र पर प्रतिक्रिया करता है और इसे ढालने की कोशिश करता है - चुंबकीय क्षेत्र का आंशिक परिरक्षण सभी प्रतिचुंबकीय पदार्थों में होता है। इसका मतलब है कि अणु में चुंबकीय क्षेत्र बाहरी चुंबकीय क्षेत्र से बहुत कम मात्रा में भिन्न होगा, जिसे रासायनिक बदलाव कहा जाता है। हालांकि, अणु के अलग-अलग हिस्सों में इलेक्ट्रॉन शेल के गुण अलग-अलग होते हैं, और रासायनिक बदलाव भी अलग-अलग होते हैं। तदनुसार, अणु के विभिन्न भागों में नाभिक के लिए अनुनाद की स्थिति भी भिन्न होगी। इससे स्पेक्ट्रम में रासायनिक रूप से असमान नाभिकों को भेद करना संभव हो जाता है। उदाहरण के लिए, यदि हम शुद्ध पानी के हाइड्रोजन नाभिक (प्रोटॉन) का स्पेक्ट्रम लें, तो उसमें केवल एक ही रेखा होगी, क्योंकि H2O अणु में दोनों प्रोटॉन बिल्कुल समान हैं। लेकिन मिथाइल अल्कोहल सीएच 3 ओएच के लिए पहले से ही स्पेक्ट्रम में दो लाइनें होंगी (यदि अन्य चुंबकीय इंटरैक्शन की उपेक्षा की जाती है), क्योंकि दो प्रकार के प्रोटॉन होते हैं - मिथाइल समूह सीएच 3 के प्रोटॉन और ऑक्सीजन परमाणु से जुड़े एक प्रोटॉन। जैसे-जैसे अणु अधिक जटिल होते जाएंगे, रेखाओं की संख्या बढ़ती जाएगी, और यदि हम प्रोटीन के रूप में इतना बड़ा और जटिल अणु लेते हैं, तो इस स्थिति में स्पेक्ट्रम कुछ इस तरह दिखाई देगा:

   

4. चुंबकीय कोर

   एनएमआर को विभिन्न नाभिकों पर देखा जा सकता है, लेकिन यह कहा जाना चाहिए कि सभी नाभिकों में चुंबकीय क्षण नहीं होता है। अक्सर ऐसा होता है कि कुछ समस्थानिकों में चुंबकीय क्षण होता है, जबकि एक ही नाभिक के अन्य समस्थानिक नहीं होते हैं। कुल मिलाकर, विभिन्न रासायनिक तत्वों के सौ से अधिक समस्थानिक हैं जिनमें चुंबकीय नाभिक होते हैं, लेकिन आमतौर पर अनुसंधान में 1520 से अधिक चुंबकीय नाभिक का उपयोग नहीं किया जाता है, बाकी सब कुछ विदेशी है। प्रत्येक नाभिक का चुंबकीय क्षेत्र और पूर्ववर्ती आवृत्ति का अपना विशिष्ट अनुपात होता है, जिसे जाइरोमैग्नेटिक अनुपात कहा जाता है। सभी नाभिकों के लिए ये अनुपात ज्ञात हैं। उनका उपयोग करके, कोई उस आवृत्ति का चयन कर सकता है जिस पर, किसी दिए गए चुंबकीय क्षेत्र के लिए, शोधकर्ता द्वारा आवश्यक नाभिक से एक संकेत देखा जाएगा।

   एनएमआर के लिए सबसे महत्वपूर्ण नाभिक प्रोटॉन हैं। वे प्रकृति में सबसे प्रचुर मात्रा में हैं, और उनमें बहुत अधिक संवेदनशीलता है। रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान के लिए, कार्बन, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन के नाभिक बहुत महत्वपूर्ण हैं, लेकिन वैज्ञानिक उनके साथ बहुत भाग्यशाली नहीं थे: कार्बन और ऑक्सीजन के सबसे आम समस्थानिक, 12 सी और 16 ओ, में चुंबकीय क्षण नहीं होता है, प्राकृतिक नाइट्रोजन आइसोटोप 14 एन में एक पल है, लेकिन यह कई कारणों से प्रयोगों के लिए बहुत असुविधाजनक है। 13 सी, 15 एन और 17 ओ आइसोटोप हैं जो एनएमआर प्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं, लेकिन उनकी प्राकृतिक बहुतायत बहुत कम है और प्रोटॉन की तुलना में संवेदनशीलता बहुत कम है। इसलिए, विशेष समस्थानिक रूप से समृद्ध नमूने अक्सर एनएमआर अध्ययन के लिए तैयार किए जाते हैं, जिसमें एक या दूसरे नाभिक के प्राकृतिक समस्थानिक को प्रयोगों के लिए आवश्यक एक द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। ज्यादातर मामलों में, यह प्रक्रिया बहुत कठिन और महंगी होती है, लेकिन कभी-कभी यह आवश्यक जानकारी प्राप्त करने का एकमात्र तरीका होता है।

5. इलेक्ट्रॉन अनुचुंबकीय और चौगुनी प्रतिध्वनि

   NMR की बात करें तो, दो अन्य संबंधित भौतिक घटनाओं - इलेक्ट्रॉन पैरामैग्नेटिक रेजोनेंस (EPR) और न्यूक्लियर क्वाड्रुपोल रेजोनेंस (NQR) का उल्लेख करने में कोई भी विफल नहीं हो सकता है। ईपीआर अनिवार्य रूप से एनएमआर के समान है, अंतर इस तथ्य में निहित है कि अनुनाद चुंबकीय क्षणों पर परमाणु नाभिक के नहीं, बल्कि परमाणु के इलेक्ट्रॉन शेल पर मनाया जाता है। EPR केवल उन अणुओं या रासायनिक समूहों में देखा जा सकता है जिनके इलेक्ट्रॉन शेल में तथाकथित अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं, तो शेल में एक गैर-शून्य चुंबकीय क्षण होता है। ऐसे पदार्थों को पैरामैग्नेट कहा जाता है। ईपीआर, एनएमआर की तरह, आणविक स्तर पर पदार्थों के विभिन्न संरचनात्मक और गतिशील गुणों का अध्ययन करने के लिए भी प्रयोग किया जाता है, लेकिन इसका दायरा बहुत कम है। यह मुख्य रूप से इस तथ्य के कारण है कि अधिकांश अणुओं में, विशेष रूप से जीवित प्रकृति में, अयुग्मित इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं। कुछ मामलों में, एक तथाकथित पैरामैग्नेटिक जांच का उपयोग करना संभव है, यानी एक अप्रकाशित इलेक्ट्रॉन वाला एक रासायनिक समूह जो अध्ययन के तहत अणु को बांधता है। लेकिन इस दृष्टिकोण में स्पष्ट कमियां हैं जो इस पद्धति की संभावनाओं को सीमित करती हैं। इसके अलावा, ईपीआर में एनएमआर जैसा कोई उच्च वर्णक्रमीय संकल्प (यानी, स्पेक्ट्रम में एक पंक्ति को दूसरी से अलग करने की क्षमता) नहीं है।

   "उंगलियों पर" NQR की प्रकृति की व्याख्या करना सबसे कठिन है। कुछ नाभिकों में एक तथाकथित विद्युत चतुर्भुज क्षण होता है। यह क्षण गोलाकार समरूपता से नाभिक के विद्युत आवेश के वितरण के विचलन की विशेषता है। पदार्थ की क्रिस्टलीय संरचना द्वारा निर्मित विद्युत क्षेत्र के ढाल के साथ इस क्षण की बातचीत से नाभिक के ऊर्जा स्तरों का विभाजन होता है। इस मामले में, इन स्तरों के बीच संक्रमण के अनुरूप आवृत्ति पर अनुनाद देखा जा सकता है। एनएमआर और ईपीआर के विपरीत, एनक्यूआर को बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि इसके बिना स्तर विभाजन होता है। NQR का उपयोग पदार्थों का अध्ययन करने के लिए भी किया जाता है, लेकिन इसका दायरा EPR से भी कम है।

6. एनएमआर के फायदे और नुकसान

   

   एनएमआर अणुओं के अध्ययन के लिए सबसे शक्तिशाली और सूचनात्मक तरीका है। कड़ाई से बोलते हुए, यह एक विधि नहीं है, बल्कि बड़ी संख्या में विभिन्न प्रकार के प्रयोग हैं, अर्थात, पल्स अनुक्रम। हालांकि ये सभी एनएमआर परिघटना पर आधारित हैं, लेकिन इनमें से प्रत्येक प्रयोग को कुछ विशिष्ट विशिष्ट जानकारी प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इन प्रयोगों की संख्या सैकड़ों नहीं तो कई दहाई से मापी जाती है। सैद्धांतिक रूप से, एनएमआर, यदि सब कुछ नहीं है, तो लगभग वह सब कुछ जो अणुओं की संरचना और गतिशीलता का अध्ययन करने के लिए अन्य सभी प्रयोगात्मक तरीकों से हो सकता है, हालांकि व्यवहार में यह निश्चित रूप से हमेशा संभव नहीं है। एनएमआर के मुख्य लाभों में से एक यह है कि, एक ओर, इसकी प्राकृतिक जांच, यानी चुंबकीय नाभिक, पूरे अणु में वितरित किए जाते हैं, और दूसरी ओर, यह इन नाभिकों को एक दूसरे से अलग करना और प्राप्त करना संभव बनाता है। अणु के गुणों पर स्थानिक रूप से चयनात्मक डेटा। लगभग सभी अन्य विधियां या तो पूरे अणु पर औसत या इसके केवल एक हिस्से के बारे में जानकारी प्रदान करती हैं।

   एनएमआर के दो मुख्य नुकसान हैं। सबसे पहले, यह अधिकांश अन्य प्रयोगात्मक विधियों (ऑप्टिकल स्पेक्ट्रोस्कोपी, फ्लोरोसेंस, ईपीआर, आदि) की तुलना में कम संवेदनशीलता है। यह इस तथ्य की ओर जाता है कि शोर को औसत करने के लिए, सिग्नल को लंबे समय तक जमा किया जाना चाहिए। कुछ मामलों में, एनएमआर प्रयोग कई हफ्तों तक भी किया जा सकता है। दूसरे, यह इसकी उच्च लागत है। एनएमआर स्पेक्ट्रोमीटर सबसे महंगे वैज्ञानिक उपकरणों में से हैं, जिनकी कीमत कम से कम सैकड़ों हजारों डॉलर है, और सबसे महंगे स्पेक्ट्रोमीटर की कीमत कई मिलियन है। सभी प्रयोगशालाएँ, विशेष रूप से रूस में, ऐसे वैज्ञानिक उपकरण नहीं रख सकतीं।

7. एनएमआर स्पेक्ट्रोमीटर के लिए मैग्नेट

   एक स्पेक्ट्रोमीटर के सबसे महत्वपूर्ण और महंगे भागों में से एक चुंबक है, जो एक निरंतर चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। क्षेत्र जितना मजबूत होगा, संवेदनशीलता और वर्णक्रमीय संकल्प उतना ही अधिक होगा, इसलिए वैज्ञानिक और इंजीनियर लगातार उच्चतम संभव क्षेत्र प्राप्त करने का प्रयास कर रहे हैं। चुंबकीय क्षेत्र सोलेनोइड में विद्युत प्रवाह द्वारा बनाया जाता है - वर्तमान जितना मजबूत होगा, क्षेत्र उतना ही बड़ा होगा। हालाँकि, करंट को अनिश्चित काल तक बढ़ाना असंभव है; बहुत अधिक करंट पर, सोलनॉइड वायर बस पिघलना शुरू हो जाएगा। इसलिए, सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट, यानी, मैग्नेट जिसमें सोलनॉइड वायर सुपरकंडक्टिंग अवस्था में होता है, का उपयोग उच्च-क्षेत्र एनएमआर स्पेक्ट्रोमीटर के लिए बहुत लंबे समय से किया जाता है। इस मामले में, तार का विद्युत प्रतिरोध शून्य है, और किसी भी मात्रा में करंट पर कोई ऊर्जा नहीं निकलती है। अतिचालक अवस्था केवल बहुत कम तापमान पर प्राप्त की जा सकती है, बस कुछ डिग्री केल्विन - यह तरल हीलियम का तापमान है। (उच्च-तापमान अतिचालकता अभी भी केवल विशुद्ध रूप से मौलिक शोध का विषय है।) यह इतने कम तापमान के रखरखाव के साथ है कि मैग्नेट के डिजाइन और उत्पादन में सभी तकनीकी कठिनाइयाँ जुड़ी हुई हैं, जो उनकी उच्च लागत का कारण बनती हैं। सुपरकंडक्टिंग चुंबक एक थर्मस मैत्रियोश्का के सिद्धांत पर बनाया गया है। सोलनॉइड केंद्र में, निर्वात कक्ष में है। यह तरल हीलियम युक्त एक खोल से घिरा हुआ है। यह खोल एक निर्वात परत के माध्यम से तरल नाइट्रोजन के एक खोल से घिरा होता है। तरल नाइट्रोजन का तापमान शून्य से 196 डिग्री सेल्सियस कम होता है, नाइट्रोजन की आवश्यकता होती है ताकि हीलियम धीरे-धीरे वाष्पित हो जाए। अंत में, नाइट्रोजन खोल को बाहरी निर्वात परत द्वारा कमरे के तापमान से अलग किया जाता है। ऐसी प्रणाली अतिचालक चुंबक के वांछित तापमान को बहुत लंबे समय तक बनाए रखने में सक्षम है, हालांकि इसके लिए चुंबक में तरल नाइट्रोजन और हीलियम को नियमित रूप से डालने की आवश्यकता होती है। ऐसे चुम्बकों का लाभ, उच्च चुंबकीय क्षेत्र प्राप्त करने की क्षमता के अलावा, यह भी है कि वे ऊर्जा की खपत नहीं करते हैं: चुंबक के शुरू होने के बाद, धारा कई वर्षों तक लगभग बिना किसी नुकसान के सुपरकंडक्टिंग तारों से चलती है।

8. टोमोग्राफी

   पारंपरिक एनएमआर स्पेक्ट्रोमीटर में, वे चुंबकीय क्षेत्र को यथासंभव समान बनाने की कोशिश करते हैं, वर्णक्रमीय संकल्प में सुधार के लिए यह आवश्यक है। लेकिन अगर नमूने के अंदर चुंबकीय क्षेत्र, इसके विपरीत, बहुत ही अमानवीय बना दिया जाता है, तो यह एनएमआर का उपयोग करने के लिए मौलिक रूप से नई संभावनाएं खोलता है। क्षेत्र की असमानता तथाकथित ढाल कॉइल द्वारा बनाई गई है, जिसे मुख्य चुंबक के साथ जोड़ा जाता है। इस मामले में, नमूने के विभिन्न हिस्सों में चुंबकीय क्षेत्र का परिमाण अलग-अलग होगा, जिसका अर्थ है कि एनएमआर सिग्नल पूरे नमूने से नहीं देखा जा सकता है, जैसा कि पारंपरिक स्पेक्ट्रोमीटर में होता है, लेकिन केवल इसकी संकीर्ण परत से, जिसके लिए अनुनाद की स्थिति पूरी होती है, अर्थात, चुंबकीय क्षेत्र और आवृत्ति का वांछित अनुपात। चुंबकीय क्षेत्र के परिमाण को बदलकर (या, जो अनिवार्य रूप से एक ही चीज है, सिग्नल को देखने की आवृत्ति), आप उस परत को बदल सकते हैं जो सिग्नल देगी। इस प्रकार, नमूने को उसके पूरे आयतन में "स्कैन" करना और किसी भी यांत्रिक तरीके से नमूने को नष्ट किए बिना इसकी आंतरिक त्रि-आयामी संरचना को "देखना" संभव है। आज तक, बड़ी संख्या में तकनीकों का विकास किया गया है जो एक नमूने के अंदर स्थानिक संकल्प के साथ विभिन्न एनएमआर मापदंडों (वर्णक्रमीय विशेषताओं, चुंबकीय विश्राम समय, आत्म-प्रसार दर, और कुछ अन्य) को मापना संभव बनाता है। सबसे दिलचस्प और महत्वपूर्ण, व्यावहारिक दृष्टिकोण से, चिकित्सा में एनएमआर टोमोग्राफी का उपयोग पाया गया था। इस मामले में, जांच की जा रही "नमूना" मानव शरीर है। ऑन्कोलॉजी से लेकर प्रसूति तक, चिकित्सा के विभिन्न क्षेत्रों में एनएमआर इमेजिंग सबसे प्रभावी और सुरक्षित (लेकिन महंगे) नैदानिक ​​​​उपकरणों में से एक है। यह ध्यान देने योग्य है कि डॉक्टर इस पद्धति के नाम पर "परमाणु" शब्द का उपयोग नहीं करते हैं, क्योंकि कुछ रोगी इसे परमाणु प्रतिक्रियाओं और परमाणु बम से जोड़ते हैं।

9. डिस्कवरी इतिहास

   

   एनएमआर की खोज का वर्ष 1945 माना जाता है, जब स्टैनफोर्ड के अमेरिकी फेलिक्स बलोच और स्वतंत्र रूप से हार्वर्ड के एडवर्ड पार्सल और रॉबर्ट पाउंड ने पहली बार प्रोटॉन पर एनएमआर सिग्नल देखा। उस समय तक, परमाणु चुंबकत्व की प्रकृति के बारे में पहले से ही बहुत कुछ ज्ञात था, एनएमआर प्रभाव की सैद्धांतिक रूप से भविष्यवाणी की गई थी, और इसे प्रयोगात्मक रूप से देखने के लिए कई प्रयास किए गए थे। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि एक साल पहले सोवियत संघ में, कज़ान में, ईपीआर घटना की खोज एवगेनी ज़ावोस्की ने की थी। अब यह सर्वविदित है कि ज़ावोइस्की ने एनएमआर सिग्नल भी देखा था, यह युद्ध से पहले 1941 में था। हालांकि, उनके पास खराब क्षेत्र की एकरूपता के साथ एक खराब गुणवत्ता वाला चुंबक था, परिणाम खराब प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य थे और इसलिए अप्रकाशित रहे। निष्पक्षता में, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि ज़ावोइस्की अकेला नहीं था जिसने एनएमआर को अपनी "आधिकारिक" खोज से पहले देखा था। विशेष रूप से, अमेरिकी भौतिक विज्ञानी इसिडोर रबी (परमाणु और आणविक बीम में नाभिक के चुंबकीय गुणों के अध्ययन के लिए 1944 में नोबेल पुरस्कार विजेता) ने भी 1930 के दशक के अंत में एनएमआर का अवलोकन किया, लेकिन इसे एक वाद्य कलाकृति माना। एक तरह से या किसी अन्य, लेकिन चुंबकीय अनुनाद की प्रयोगात्मक पहचान में हमारा देश प्राथमिकता बना हुआ है। हालाँकि युद्ध के तुरंत बाद ज़ावोस्की ने अन्य समस्याओं से निपटना शुरू कर दिया, लेकिन कज़ान में विज्ञान के विकास के लिए उनकी खोज ने बहुत बड़ी भूमिका निभाई। कज़ान अभी भी ईपीआर स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए दुनिया के अग्रणी अनुसंधान केंद्रों में से एक है।

10. चुंबकीय अनुनाद में नोबेल पुरस्कार

    20वीं शताब्दी के पूर्वार्द्ध में, वैज्ञानिकों को कई नोबेल पुरस्कार दिए गए जिनके काम के बिना एनएमआर की खोज नहीं हो सकती थी। इनमें पीटर सेज़मैन, ओटो स्टर्न, इसिडोर रबी, वोल्फगैंग पॉली शामिल हैं। लेकिन चार नोबेल पुरस्कार सीधे तौर पर एनएमआर से जुड़े थे। 1952 में, फेलिक्स बलोच और एडवर्ड परसेल को एनएमआर की खोज के लिए पुरस्कार मिला। यह भौतिकी में एकमात्र "एनएमआर" नोबेल पुरस्कार है। 1991 में, प्रसिद्ध ETH ज्यूरिख में काम करने वाले स्विस रिचर्ड अर्न्स्ट ने रसायन विज्ञान पुरस्कार जीता। उन्हें बहुआयामी एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी विधियों के विकास के लिए सम्मानित किया गया, जिससे एनएमआर प्रयोगों की सूचना सामग्री को मौलिक रूप से बढ़ाना संभव हो गया। 2002 में, पुरस्कार विजेता, रसायन विज्ञान में भी, कर्ट वुथ्रिच थे, जिन्होंने उसी तकनीकी स्कूल में पड़ोसी इमारतों में अर्नस्ट के साथ काम किया था। उन्हें समाधान में प्रोटीन की त्रि-आयामी संरचना का निर्धारण करने के तरीकों को विकसित करने के लिए पुरस्कार मिला। इससे पहले, बड़े बायोमैक्रोमोलेक्यूल्स के स्थानिक संरचना को निर्धारित करने की अनुमति देने वाली एकमात्र विधि केवल एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण थी। अंत में, 2003 में, अमेरिकी पॉल लॉटरबर और अंग्रेज पीटर मैन्सफील्ड ने एनएमआर इमेजिंग के आविष्कार के लिए चिकित्सा पुरस्कार प्राप्त किया। ईपीआर के सोवियत खोजकर्ता ई.के. ज़ावोस्की, अफसोस, नोबेल पुरस्कार नहीं मिला।

क्वांटम विद्युत चुम्बकीय गुंजयमान यंत्र

क्वांटम इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रेज़ोनेटर (क्यूईआर) (क्वांटम विद्युतचुंबकीय गुंजयमान यंत्र) त्रि-आयामी अंतरिक्ष में एक बंद टोपोलॉजिकल ऑब्जेक्ट है, सामान्य स्थिति में, मनमाना आकार का एक ''गुहा'', जिसमें एक निश्चित ''मोटाई'' के साथ एक निश्चित ''सतह'' होती है। शास्त्रीय मामले के विपरीत, इसमें "विद्युत चुम्बकीय तरंगें" और विकिरण हानियाँ नहीं होती हैं, लेकिन चरण-स्थानांतरित विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के "अंतहीन" दोलन होते हैं, जो QER के क्वांटम गुणों से अनुसरण करते हैं।

पार्श्वभूमि

ऐतिहासिक रूप से ऐसा हुआ कि समाई और अधिष्ठापन जैसी भौतिक प्रतिक्रियाशील मात्राओं को व्यावहारिक रूप से न केवल क्वांटम में, बल्कि शास्त्रीय सैद्धांतिक इलेक्ट्रोडायनामिक्स में भी माना जाता था। तथ्य यह है कि उत्तरार्द्ध स्पष्ट रूप से मैक्सवेल समीकरणों की प्रणाली में शामिल नहीं हैं, जिसके परिणामस्वरूप विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र हमेशा प्राप्त होते थे, और यदि कभी-कभी प्राप्त समाधानों में आयामी गुणांक होते थे जो समाई या अधिष्ठापन से जुड़े हो सकते थे, तो उनके संबंध में उचित था। यह कम ज्ञात नहीं है कि बल क्षेत्रों के प्रभाव में "गणितीय बिंदु" (विद्युत आवेश के साथ) की गति पर विचार करने के कारण "क्षेत्र दृष्टिकोण" "खराब अनंत" की उपस्थिति की ओर जाता है। आम तौर पर मान्यता प्राप्त क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स भी "खराब इन्फिनिटीज" से नहीं बच पाया, जिसके ढांचे के भीतर "खराब इन्फिनिटीज मुआवजे" के शक्तिशाली तरीके भी विकसित किए गए थे।

इसके विपरीत, अनुप्रयुक्त भौतिकी में, समाई और अधिष्ठापन की अवधारणा को व्यापक रूप से लागू किया गया है, पहले इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में, और फिर रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स में। अनुप्रयुक्त भौतिकी में प्रतिक्रियाशील मापदंडों के आवेदन का मुख्य परिणाम आज सूचना प्रौद्योगिकियों का व्यापक उपयोग है, जो विभिन्न आवृत्तियों पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के उत्पादन, स्वागत और संचरण पर आधारित हैं। इसी समय, समाई और अधिष्ठापन के लिए भौतिक अवधारणाओं के सैद्धांतिक स्तर पर विकास की कमी आज पहले से ही, कुछ हद तक, सामान्य रूप से सूचना प्रौद्योगिकी के विकास और विशेष रूप से क्वांटम कंप्यूटिंग के विकास में एक सीमित कारक बन रही है। यह याद करने के लिए पर्याप्त है कि शास्त्रीय यांत्रिक थरथरानवाला का क्वांटम विचार क्वांटम यांत्रिकी के निर्माण के युग में लागू किया गया था (इसके व्यावहारिक अनुप्रयोग के उदाहरणों में से एक के रूप में), जबकि समोच्च का क्वांटम विचार सैद्धांतिक रूप से केवल प्रारंभिक में ही प्रस्तुत किया गया था। 20वीं सदी के 70 के दशक, और एक विस्तृत विचार केवल 90 के दशक के मध्य में शुरू हुआ।

पहली बार, क्वांटम सर्किट के लिए श्रोडिंगर समीकरण को हल करने की आवश्यकता मोनोग्राफ लुइसेल (1973) में रखी गई थी। चूँकि उस समय तक इस बात की कोई समझ नहीं थी कि क्वांटम प्रतिक्रियाशील पैरामीटर क्या थे (और तब कोई व्यावहारिक उदाहरण नहीं थे), इस दृष्टिकोण का व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया गया था। क्वांटम कैपेसिटेंस का सैद्धांतिक रूप से सही परिचय, जो राज्यों के घनत्व पर आधारित था, पहली बार लुरिया (1988) द्वारा क्वांटम हॉल प्रभाव (QHE) पर विचार करते हुए पेश किया गया था। दुर्भाग्य से, क्वांटम अधिष्ठापन, जो राज्यों के घनत्व से भी अनुसरण किया गया था, उस समय पेश नहीं किया गया था, और इसलिए क्वांटम प्रतिक्रियाशील थरथरानवाला का पूर्ण विचार तब भी नहीं हुआ था। एक साल बाद, याकिमहा (1989) ने QHE (पूर्णांक और भिन्नात्मक) को समझाने में क्वांटम सर्किट (या बल्कि, उनके प्रतिबाधा) के एक श्रृंखला-समानांतर कनेक्शन का एक उदाहरण माना। लेकिन इस पत्र में, इन क्वांटम प्रतिक्रियाशील मापदंडों की भौतिक प्रकृति पर विचार नहीं किया गया था, और प्रतिक्रियाशील थरथरानवाला के लिए क्वांटम श्रोडिंगर समीकरण पर भी विचार नहीं किया गया था। पहली बार, कम आवृत्तियों (ध्वनि सीमा) पर एमआईएस ट्रांजिस्टर के स्पेक्ट्रोस्कोपिक अध्ययन के दौरान, याकिमही (1994) के काम में सभी क्वांटम प्रतिक्रियाशील मापदंडों पर एक साथ विचार किया गया था। फ्लैट क्वांटम कैपेसिटेंस और इंडक्शन यहां एक इलेक्ट्रॉन के कॉम्पटन तरंगदैर्ध्य के बराबर मोटाई थी, और विशेषता प्रतिरोध वैक्यूम के तरंग प्रतिरोध के बराबर था। तीन साल बाद, देवोरेट (1997) ने क्वांटम रिएक्टिव ऑसिलेटर (जोसेफसन प्रभाव पर लागू) का एक पूरा सिद्धांत प्रस्तुत किया। क्वांटम कंप्यूटिंग में क्वांटम प्रतिक्रियाशील मापदंडों के उपयोग को डेवोरेट (2004) में शामिल किया गया है।

क्लासिक विद्युत चुम्बकीय गुंजयमान यंत्र

सामान्य स्थिति में, शास्त्रीय विद्युत चुम्बकीय अनुनादक (CLER) है गुहा 3डी स्पेस में। इसलिए, अंतरिक्ष की त्रि-आयामीता के कारण CLER में अनंत संख्या में गुंजयमान आवृत्तियाँ होती हैं। उदाहरण के लिए, एक आयताकार क्लेयर में निम्नलिखित गुंजयमान आवृत्तियाँ होती हैं:

कहाँ पे ; क्रमशः चौड़ाई, मोटाई और लंबाई, ढांकता हुआ स्थिरांक, सापेक्ष पारगम्यता, चुंबकीय स्थिरांक, सापेक्ष संवेदनशीलता। शास्त्रीय एलसी सर्किट के विपरीत, सीईआर में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र समान मात्रा में अंतरिक्ष में स्थित होते हैं। ये दोलन विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र शास्त्रीय रूप से बनते हैं विद्युतचुम्बकीय तरंगें, जिसे गुंजयमान यंत्र के बाहर बाहरी दुनिया में विकिरणित किया जा सकता है। आज, CLARE का व्यापक रूप से रेडियो फ्रीक्वेंसी रेंज ऑफ़ वेव्स (सेंटीमीटर और डेसीमीटर) में उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, CLAE का उपयोग क्वांटम इलेक्ट्रॉनिक्स में भी किया जाता है, जो मोनोक्रोम प्रकाश तरंगों से संबंधित है।

क्वांटम दृष्टिकोण

क्वांटम एलसी सर्किट

शास्त्रीय भौतिकी में हमारे बीच निम्नलिखित पत्राचार संबंध हैं: यांत्रिकऔर विद्युतभौतिक पैरामीटर:

चुंबकीय अधिष्ठापनऔर यांत्रिक वजन:

;

विद्युतीय क्षमताऔर उल्टा लोच:

;

इलेक्ट्रिक चार्ज और समन्वय ऑफसेट:

.

क्वांटम गति ऑपरेटर in चार्ज स्पेसनिम्नलिखित रूप में प्रस्तुत किया जा सकता है:

जहां कम प्लैंक स्थिरांक है, जटिल संयुग्म संवेग संचालिका है। हैमिल्टन ऑपरेटर चार्ज स्पेसके रूप में प्रस्तुत किया जा सकता है:

कॉम्प्लेक्स कंजुगेट चार्ज ऑपरेटर कहां है, और गुंजयमान आवृत्ति। ऊर्जा अपव्यय के बिना मामले पर विचार करें ()। के बीच एकमात्र अंतर चार्ज स्पेसऔर पारंपरिक 3D समन्वय स्थान इसकी एक-आयामीता (1D) है। क्वांटम एलसी सर्किट के लिए श्रोडिंगर समीकरण को इस प्रकार परिभाषित किया जा सकता है:

इस समीकरण को हल करने के लिए, निम्नलिखित आयामहीन चरों को पेश करना आवश्यक है:

कहाँ पे भारी शुल्क। तब श्रोडिंगर समीकरण चेबीशेव-हर्मिट अंतर समीकरण का रूप लेता है:

हैमिल्टन ऑपरेटर के लिए eigenvalues ​​होंगे:

हमारे पास कहाँ होगा शून्य दोलन:

सामान्य रूप में स्केल चार्जफॉर्म में फिर से लिखा जा सकता है:

जहां ठीक संरचना स्थिर है। जाहिर सी बात है स्केल चार्जइलेक्ट्रॉन के "धातुकर्म" आवेश से भिन्न होता है। इसके अलावा, इसका परिमाणीकरण इस तरह दिखेगा:

.

क्वांटम एलसी सर्किट के रूप में गुंजयमान यंत्र

एनर्जी स्टेट्स (DOS) के घनत्व का उपयोग करते हुए लूरिया का दृष्टिकोण, क्वांटम कैपेसिटेंस के लिए निम्नलिखित परिभाषा देता है:

और क्वांटम अधिष्ठापन:

गुंजयमान यंत्र का पृष्ठीय क्षेत्रफल कहाँ है, तथा द्वि-आयामी अंतरिक्ष (2D), विद्युत आवेश (या फ्लक्स), और चुंबकीय आवेश (या फ्लक्स) में PES। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इन धाराओं को बाद में अतिरिक्त शर्तों के साथ परिभाषित किया जाएगा।

क्वांटम कैपेसिटेंस पर संचित ऊर्जा:

क्वांटम अधिष्ठापन पर संग्रहीत ऊर्जा:

गुंजयमान यंत्र कोणीय आवृत्ति:

ऊर्जा संरक्षण का नियम:

इस समीकरण को फिर से लिखा जा सकता है:

जिससे यह देखा जा सकता है कि ये "आवेश" वास्तव में "क्षेत्र प्रवाह" हैं, न कि "धातुकर्म शुल्क"।

गुंजयमान यंत्र की विशेषता प्रतिबाधा:

चुंबकीय प्रवाह की मात्रा कहाँ है।

उपरोक्त समीकरणों से, हम विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र के प्रवाह के लिए निम्नलिखित मान पा सकते हैं:

एक बार फिर यह याद दिलाना आवश्यक है कि ये मात्राएँ "धातुकर्म शुल्क" नहीं हैं, बल्कि क्षेत्र के प्रवाह के अधिकतम आयाम मान हैं, जो गुंजयमान यंत्र दोलनों की ऊर्जा और समाई और अधिष्ठापन पर कुल ऊर्जा के बीच ऊर्जा संतुलन बनाए रखते हैं। .

विद्युत चुम्बकीय अनुनादकों का विकास

गुंजयमान यंत्र बाहरी नाड़ी के कारण होने वाले आवधिक दोलनों को लंबे समय तक बनाए रख सकता है। गुंजयमान यंत्र में बाहरी हार्मोनिक प्रभावों के संबंध में आवृत्ति चयनात्मकता होती है: इसके दोलनों का आयाम गुंजयमान आवृत्ति पर अधिकतम होता है और इससे दूरी के साथ घटता है। विद्युत चुम्बकीय अनुनादकों में दोलन विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के पारस्परिक परिवर्तन का प्रतिनिधित्व करते हैं। रेज़ोनेटर का व्यापक रूप से रेडियो इंजीनियरिंग उपकरणों में उपयोग किया जाता है, जो कई एम्पलीफायरों, अधिकांश जनरेटर, रिसीवर, आवृत्ति फिल्टर और आवृत्ति मीटर का एक अभिन्न अंग है।

सबसे सरल इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रेज़ोनेटर एक (ऑसिलेटिंग एलसी सर्किट है। यह स्थापित करना आसान है कि विद्युत ऊर्जा संधारित्र में उत्पन्न होती है, और चुंबकीय रिजर्व प्रारंभ करनेवाला में बनाया जाता है। विद्युत क्षेत्र से चुंबकीय क्षेत्र में ऊर्जा का संक्रमण होता है) संधारित्र से अधिष्ठापन तक ऊर्जा के एक स्थानिक आंदोलन द्वारा। सर्किट के आयाम तरंग दैर्ध्य की तुलना में छोटे होने चाहिए। पहले से ही मीटर तरंग दैर्ध्य रेंज में, सर्किट संतोषजनक ढंग से काम करना बंद कर देता है: कॉइल्स की इंटर-ट्विच कैपेसिटेंस, इनपुट और कैपेसिटर प्लेट्स का इंडक्शन प्रभावित होता है। आवृत्ति में वृद्धि के लिए कॉइल और कैपेसिटर के आकार में कमी की आवश्यकता होती है, जो स्वीकार्य ऑसिलेटरी पावर में कमी को दर्शाता है।

डेसीमीटर और छोटी तरंगों (आंशिक रूप से मीटर रेंज में) की सीमा में, रेज़ोनेटर का उपयोग किया जाता है जिसमें एक सीमित मात्रा में विद्युत चुम्बकीय दोलन होते हैं; इसलिए उन्हें वॉल्यूमेट्रिक कहा जाता है।

एक गुहा गुंजयमान यंत्र में सर्किट का क्रमिक परिवर्तन अंजीर में दिखाया गया है। 11.1. मान लें कि परिपथ (चित्र 11.1a) को बहुत उच्च आवृत्ति के लिए डिज़ाइन किया गया है और इसमें केवल एक मोड़ है। इसके समानांतर कुछ और घुमावों को शामिल करना (चित्र 11.16) इस प्रणाली की दोलन आवृत्ति को बढ़ाता है और अंतरिक्ष में हानिकारक विकिरण को कम करता है। सभी घुमावों को क्रांति की एक सतत सतह में मिलाने से (चित्र 11.1 c) एक पूरी तरह से परिरक्षित टॉरॉयडल गुंजयमान यंत्र की ओर जाता है जिसमें और भी अधिक दोलन आवृत्ति होती है; यह गुंजयमान यंत्र अर्ध-स्थिर वर्ग के अंतर्गत आता है।

अर्ध-स्थिर अनुनादकों ने विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के अस्तित्व के क्षेत्रों को स्पष्ट रूप से परिभाषित किया है, जो समाई और अधिष्ठापन के बराबर हैं; हम मान सकते हैं कि ऐसा गुंजयमान यंत्र पूरी तरह से परिरक्षित दोलकीय परिपथ है। एक अर्ध-स्थिर गुंजयमान यंत्र के आयाम उसके प्राकृतिक दोलनों की तरंग दैर्ध्य की तुलना में छोटे होते हैं।

प्लेटों (संधारित्र की) को फैलाकर, हम गुंजयमान यंत्र की सीमा को उत्तल सतह में बदल देते हैं, उदाहरण के लिए, एक गोलाकार (चित्र। 11.1 डी)। इसकी प्राकृतिक आवृत्ति और भी अधिक बढ़ जाएगी और तरंग दैर्ध्य तुलनीय हो जाएगा गुंजयमान यंत्र के आयामों के साथ। अब गुंजयमान यंत्र का पूरा आयतन लगभग समान रूप से विद्युत और चुंबकीय शून्य से भरा होता है, इसलिए, समाई और अधिष्ठापन के गुणों के साथ अलग-अलग क्षेत्रों को बाहर करना संभव है। इस तरह के गुहा गुंजयमान यंत्र में क्षेत्र एक प्रकार को इसकी दीवारों से क्रमिक रूप से परावर्तित आंशिक तरंगों के योग के रूप में दर्शाया जा सकता है। अनुनाद तब होता है जब गुंजयमान यंत्र के अंदर परिसंचारी तरंग एक निश्चित बिंदु पर हमेशा एक और एक ही चरण में आती है। दोलनों का आयाम।

ऑप्टिकल रेंज के विकास के दौरान महत्वपूर्ण परिवर्तन हुए, जिसमें तरंग दैर्ध्य गुंजयमान यंत्र के आयामों की तुलना में बहुत छोटे होते हैं। उसी समय, धातु की दीवारों के साथ बंद मात्रा को छोड़ना पड़ा। ऑप्टिकल तरंगें उत्पन्न करने वाले ओपन कैविटी रेज़ोनेटर परावर्तक दीवार के केवल एक हिस्से को बनाए रखते हैं। सबसे सरल मामले में, वे एक बहुपरत ढांकता हुआ से बने दो विरोधी दर्पणों की एक प्रणाली हैं जो एक दूसरे को विद्युत चुम्बकीय तरंग को दर्शाते हैं।

खुद का और जबरन कंपन

प्राकृतिक दोलन, जैसा कि ऑसिलेटरी सर्किट के सिद्धांत से जाना जाता है, एक बाहरी नाड़ी क्रिया के तहत गुंजयमान यंत्र में उत्पन्न होता है, जब ऊर्जा का एक हिस्सा इसमें प्रवेश करता है। स्थापना की प्रक्रिया के बाद, वे हार्मोनिक नम हो जाते हैं और कानून के अनुसार समय पर निर्भर करते हैं:

जहां (Oc प्राकृतिक वृत्ताकार दोलन आवृत्ति, गुंजयमान यंत्र का समय स्थिरांक, गुंजयमान यंत्र का आंतरिक गुणवत्ता कारक, जटिल प्राकृतिक दोलन आवृत्ति है।

गुहा गुंजयमान यंत्र में कई प्राकृतिक दोलन होते हैं, जिनमें से प्रत्येक एक निश्चित क्षेत्र संरचना और कुछ मूल्यों से मेल खाता है। इसलिए, एक बाहरी विद्युत चुम्बकीय नाड़ी गुंजयमान यंत्र में एक जटिल दोलन बनाता है, जिसमें प्रपत्र के कई आवृत्ति घटक शामिल होते हैं (11.1) .

जबरन दोलन होते हैं (बाहरी आवधिक प्रभावों के कारण, जबकि ऊर्जा हर अवधि में सिस्टम में प्रवेश करती है। यदि इन दोलनों की आवृत्ति दोलन प्रणाली के गुंजयमान आवृत्तियों में से एक के साथ मेल खाती है, तो एक प्रतिध्वनि होती है, (के आयाम में तेज वृद्धि के साथ) दोलन। गुंजयमान अनुनाद में विद्युत और चुंबकीय ऊर्जा के भंडार औसत अवधि के लिए समान होते हैं, जिससे ऊर्जा पूरी तरह से एक (राज्य से दूसरे में स्थानांतरित हो जाती है। संचार लाइन (बाहरी स्रोत) से वितरित होती है थरथरानवाला प्रणाली गर्मी के नुकसान को फिर से भरने के लिए आवश्यक ऊर्जा की केवल एक अपेक्षाकृत कम मात्रा में है।

जबरन दोलन मोड में गुहा पैरामीटर

गुंजयमान आवृत्ति या केवल प्राकृतिक आवृत्ति से थोड़ा अलग है। उदाहरण के लिए, इस अंतर पर (इससे कम है। मान गुंजयमान यंत्र के ज्यामितीय आयामों और माना दोलन के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की संरचना द्वारा निर्धारित किया जाता है। एक का अध्ययन कुछ प्रकार के दोलन, दूसरों से स्वतंत्र रूप से, केवल एक अपेक्षाकृत संकीर्ण बैंड में ही संभव है, यदि अन्य प्रकार के दोलनों में गुंजयमान आवृत्तियाँ काफी दूर या उत्तेजक से असंबंधित हों।

गुणवत्ता कारक ऊर्जा मापदंडों के माध्यम से निर्धारित किया जा सकता है। (सर्किट के सिद्धांत में कॉइल का इंडक्शन कहां है, प्रतिरोध (नुकसान। इस सूत्र के अंश और हर को गुणा करें)

अनुनाद पर गुंजयमान यंत्र में संग्रहित ऊर्जा। यह इस तथ्य के कारण अधिष्ठापन में चुंबकीय ऊर्जा के दोगुने के बराबर है कि अवधि के दौरान गुंजयमान यंत्र में औसत हानि शक्ति।

इसलिए, गुंजयमान यंत्र का आंतरिक गुणवत्ता कारक के रूप में व्यक्त किया जाता है

यानी गुंजयमान यंत्र में संचित ऊर्जा के अनुपात से गुणा के बराबर [अनुनाद, ऊर्जा हानि (एक अवधि के लिए गुंजयमान यंत्र में। फॉर्मूला (11.2) के लिए मूल अनुपात की तुलना में अधिक सार्वभौमिक है। इसमें ऊर्जा मात्रा शामिल है जो आसानी से हैं किसी भी प्रणाली के लिए निर्धारित।

अनुनाद पर इनपुट प्रतिरोध (या चालकता को संचार उपकरण के सामने गुंजयमान यंत्र के प्रवेश द्वार पर लाइन में मापा जाता है (चित्र। 11.2)। हम रेखा के इस खंड को संदर्भ विमान कहेंगे। स्थिर अवस्था में, शक्ति है गुंजयमान यंत्र में बिजली के नुकसान के बराबर जनरेटर से खपत। इसलिए

इस प्रकार, प्रतिरोध एक गुंजयमान यंत्र में नुकसान का एक उपाय है। इसका मूल्य संचार उपकरण के डिजाइन और किसी दिए गए गुंजयमान यंत्र में इसके समावेश के स्थान पर निर्भर करता है।

अनुनाद विशेषता - गुंजयमान यंत्र या इनपुट चालकता के जटिल इनपुट प्रतिरोध की आवृत्ति निर्भरता तदनुसार, पर (समानांतर प्रतिध्वनि