Ларморовская частота
Или гиромагнитная частота — это частота, с которой магнитные моменты атомных ядер или электронов прецессируют вокруг внешнего магнитного поля. Это важное понятие в ядерной магнитной резонансной (ЯМР) спектроскопии, магнитно-резонансной томографии (МРТ) и в других областях физики и химии. Названа в честь ирландского физика Джозефа Лармора (Joseph Larmor).
Все парные нуклоны, протоны и нейтроны, взаимодействуют в ядре атома так, что спины пары протон-нейтрон взаимно компенсируются, обеспечивая нулевой суммарный угловой момент. Поэтому ядра с четным числом протонов и нейтронов (четно-четные ядра) имеют спин I=0 и не проявляют ядерного магнитного резонанса.
Ядра с непарными нуклонами обладают магнитным (дипольным) моментом, связанным с орбитальным движением этого нуклона. В результате протон водорода H1 можно представить как маленький магнитный стержень — диполь. Благодаря магнитному моменту, протоны водорода, помещенные в магнитное поле, выстраиваются вдоль направления магнитного поля (параллельно или антипараллельно). Кроме того, из-за наличия магнитного момента, атомы начинают прецессировать или «колебаться» вдоль магнитного поля, подобно вращающемуся волчку.
Ларморовская частота определяется следующим образом:
ω = γB
ω — гиромагнитное отношение (постоянная для данного типа ядра или частицы),
γ — гиромагнитное отношение в МГц/Tл,
В — напряженность магнитного поля в Тл.
- Гиромагнитное отношение (γ): Это постоянная, которая характеризует магнитные свойства конкретного ядра или частицы. Например, для протона γ ≈ 2.675 x108 рад/сТл
- Прецессия — это движение, при котором ось вращающегося объекта описывает конус вокруг направления внешнего магнитного поля.
- ЯМР и МРТ: В ядерной магнитной резонансной (ЯМР) спектроскопии и магнитно-резонансной томографии (МРТ) ларморовская частота используется для возбуждения и обнаружения резонанса в атомных ядрах, что позволяет получать информацию о химической структуре вещества или внутреннем строении организма.
Пример: Для протона в магнитном поле 1 Тл ларморовская частота будет:
ω = 2.675 x108 рад/сТл х 1Тл = 2.675 x108 рад/с
Для перевода в герцы (Гц) используется отношение 2π:
ƒ = ω / 2π = 2.675 x108/ 2π ≈ 42.58 х 106 Гц = 42.58 МГц
Таким образом, в магнитном поле 1 Тл протон будет прецессировать с частотой примерно 42.58 МГц.