CALCULUL COEFICIENTULUI DE DIFUZIE PRIN METODA GRADIENŢILOR DE CÂMP MAGNETIC

Σχετικά έγγραφα
Curs 10 Funcţii reale de mai multe variabile reale. Limite şi continuitate.

Metode iterative pentru probleme neliniare - contractii

Metode de interpolare bazate pe diferenţe divizate

5.5. REZOLVAREA CIRCUITELOR CU TRANZISTOARE BIPOLARE

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor X) functia f 1

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor

Analiza în curent continuu a schemelor electronice Eugenie Posdărăscu - DCE SEM 1 electronica.geniu.ro

Planul determinat de normală şi un punct Ecuaţia generală Plane paralele Unghi diedru Planul determinat de 3 puncte necoliniare

Curs 4 Serii de numere reale

Problema a II - a (10 puncte) Diferite circuite electrice

riptografie şi Securitate

RĂSPUNS Modulul de rezistenţă este o caracteristică geometrică a secţiunii transversale, scrisă faţă de una dintre axele de inerţie principale:,

Sisteme diferenţiale liniare de ordinul 1

DISTANŢA DINTRE DOUĂ DREPTE NECOPLANARE

5. FUNCŢII IMPLICITE. EXTREME CONDIŢIONATE.

(a) se numeşte derivata parţială a funcţiei f în raport cu variabila x i în punctul a.

Fig Impedanţa condensatoarelor electrolitice SMD cu Al cu electrolit semiuscat în funcţie de frecvenţă [36].

1. PROPRIETĂȚILE FLUIDELOR

Erori si incertitudini de măsurare. Modele matematice Instrument: proiectare, fabricaţie, Interacţiune măsurand instrument:

a. 11 % b. 12 % c. 13 % d. 14 %

Curs 14 Funcţii implicite. Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică "Gh. Asachi"

SEMINAR 14. Funcţii de mai multe variabile (continuare) ( = 1 z(x,y) x = 0. x = f. x + f. y = f. = x. = 1 y. y = x ( y = = 0

Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 3. Divizorul de tensiune. Divizorul de curent

Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 4. Măsurarea parametrilor mărimilor electrice

Seminar 5 Analiza stabilității sistemelor liniare

V.7. Condiţii necesare de optimalitate cazul funcţiilor diferenţiabile

Curs 1 Şiruri de numere reale

Aplicaţii ale principiului I al termodinamicii la gazul ideal

VII.2. PROBLEME REZOLVATE

a n (ζ z 0 ) n. n=1 se numeste partea principala iar seria a n (z z 0 ) n se numeste partea

Curs 2 DIODE. CIRCUITE DR

MARCAREA REZISTOARELOR

5.4. MULTIPLEXOARE A 0 A 1 A 2


Seminariile Capitolul X. Integrale Curbilinii: Serii Laurent şi Teorema Reziduurilor

FENOMENE TRANZITORII Circuite RC şi RLC în regim nestaţionar

III. Serii absolut convergente. Serii semiconvergente. ii) semiconvergentă dacă este convergentă iar seria modulelor divergentă.

Subiecte Clasa a VII-a

1.7. AMPLIFICATOARE DE PUTERE ÎN CLASA A ŞI AB

Laborator 11. Mulţimi Julia. Temă

Subiecte Clasa a VIII-a

IV. CUADRIPOLI SI FILTRE ELECTRICE CAP. 13. CUADRIPOLI ELECTRICI

Integrala nedefinită (primitive)

Asupra unei inegalităţi date la barajul OBMJ 2006

Concurs MATE-INFO UBB, 1 aprilie 2017 Proba scrisă la MATEMATICĂ

Capitolul ASAMBLAREA LAGĂRELOR LECŢIA 25

Definiţia generală Cazul 1. Elipsa şi hiperbola Cercul Cazul 2. Parabola Reprezentari parametrice ale conicelor Tangente la conice

Metode Runge-Kutta. 18 ianuarie Probleme scalare, pas constant. Dorim să aproximăm soluţia problemei Cauchy

Conice. Lect. dr. Constantin-Cosmin Todea. U.T. Cluj-Napoca

LUCRAREA NR. 1 STUDIUL SURSELOR DE CURENT

Lucrarea 3 : Studiul efectului Hall la semiconductori

SERII NUMERICE. Definiţia 3.1. Fie (a n ) n n0 (n 0 IN) un şir de numere reale şi (s n ) n n0

Criptosisteme cu cheie publică III

2.1 Sfera. (EGS) ecuaţie care poartă denumirea de ecuaţia generală asferei. (EGS) reprezintă osferă cu centrul în punctul. 2 + p 2

Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu,

Functii Breviar teoretic 8 ianuarie ianuarie 2011

Laborator 1: INTRODUCERE ÎN ALGORITMI. Întocmit de: Claudia Pârloagă. Îndrumător: Asist. Drd. Gabriel Danciu

2. Sisteme de forţe concurente...1 Cuprins...1 Introducere Aspecte teoretice Aplicaţii rezolvate...3

Capitolul 2 - HIDROCARBURI 2.5.ARENE

R R, f ( x) = x 7x+ 6. Determinați distanța dintre punctele de. B=, unde x și y sunt numere reale.

Esalonul Redus pe Linii (ERL). Subspatii.

STUDIUL EFECTULUI HALL ÎN SEMICONDUCTORI

3. Momentul forţei în raport cu un punct...1 Cuprins...1 Introducere Aspecte teoretice Aplicaţii rezolvate...4

Examen AG. Student:... Grupa: ianuarie 2016

Tratarea numerică a semnalelor

a. Caracteristicile mecanice a motorului de c.c. cu excitaţie independentă (sau derivaţie)

REACŢII DE ADIŢIE NUCLEOFILĂ (AN-REACŢII) (ALDEHIDE ŞI CETONE)

Stabilizator cu diodă Zener

5.1. Noţiuni introductive

Reactia de amfoterizare a aluminiului

REDRESOARE MONOFAZATE CU FILTRU CAPACITIV


a. 0,1; 0,1; 0,1; b. 1, ; 5, ; 8, ; c. 4,87; 6,15; 8,04; d. 7; 7; 7; e. 9,74; 12,30;1 6,08.

Curs 2 Şiruri de numere reale

Exemple de probleme rezolvate pentru cursurile DEEA Tranzistoare bipolare cu joncţiuni

COLEGIUL NATIONAL CONSTANTIN CARABELLA TARGOVISTE. CONCURSUL JUDETEAN DE MATEMATICA CEZAR IVANESCU Editia a VI-a 26 februarie 2005.


Capitolul 2 - HIDROCARBURI 2.3.ALCHINE

Aparate de măsurat. Măsurări electronice Rezumatul cursului 2. MEE - prof. dr. ing. Ioan D. Oltean 1

6 n=1. cos 2n. 6 n=1. n=1. este CONV (fiind seria armonică pentru α = 6 > 1), rezultă

Capitolul 14. Asamblari prin pene

8 Intervale de încredere

Tranzistoare bipolare şi cu efect de câmp

I X A B e ic rm te e m te is S

Electronică anul II PROBLEME

EDITURA PARALELA 45 MATEMATICĂ DE EXCELENŢĂ. Clasa a X-a Ediţia a II-a, revizuită. pentru concursuri, olimpiade şi centre de excelenţă

Rezolvarea ecuaţiilor şi sistemelor de ecuaţii diferenţiale ordinare. Cuprins. Prof.dr.ing. Gabriela Ciuprina

Valori limită privind SO2, NOx şi emisiile de praf rezultate din operarea LPC în funcţie de diferite tipuri de combustibili

FLUXURI MAXIME ÎN REŢELE DE TRANSPORT. x 4

Transformări de frecvenţă

Seria Balmer. Determinarea constantei lui Rydberg

Capitolul 2 - HIDROCARBURI 2.4.ALCADIENE

L2. REGIMUL DINAMIC AL TRANZISTORULUI BIPOLAR

V O. = v I v stabilizator

Cursul Măsuri reale. D.Rusu, Teoria măsurii şi integrala Lebesgue 15

Laborator 6. Integrarea ecuaţiilor diferenţiale

Examen AG. Student:... Grupa:... ianuarie 2011

Miscarea oscilatorie armonica ( Fisa nr. 2 )

- reprezinta termenul câmpului cristalin - este termenul interacţiunii spin-otrbita

Circuite electrice in regim permanent

Transcript:

CALCULUL COEFICIENTULUI DE DIFUZIE PRIN METODA RADIENŢILOR DE CÂMP MANETIC M. Todică, V. Simon, I. Burda, S.D. Anghel,. Cerbanic Facultatea de Fizică, Universitatea Babeş-Bolyai, Cluj Napoca ABSTRACT Metoda RMN în gradienţi de câmp magnetic este folosită pentru măsurarea coeficienţilor de difuzie în diferite materiale lichide sau amorfe. Folosirea unui algoritm particular de lucru permite eliminarea efectului gradientului rezidual asupra valorilor coeficientului de difuzie. Testele efectuate pe probe de apă dau rezultate în concordanţă cu literatura. 1. INTRODUCERE Multe dintre proprietăţile fizice ale materialelor şi în special proprietăţile mecanice, sunt determinate de procesele dinamice care au loc la scară atomică sau moleculară, dintre care, o importanţă deosebită o au procesele de difuzie. În funcţie de natura materialului investigat, aceste procese pot fi încadrate într-o gamă largă de frecvenţe sau timpi caracteristici, mergând de la ordinul secundelor până la timpi foarte scurţi de ordinul a 1-1 s.corespunzător fiecărei game de timpi există mai multe

metode de investigare a acestor procese.una dintre metodele folosite pentru procesele de difuzie rapide, cu timpi caracteristici de ordinul 1-8 -1-4 s este metoda Rezonanţei Magnetice Nucleare în gradienţi de câmp magnetic. Această metodă este foarte utilizată, mai ales în studiul materialelor polimerice. În lucrarea de faţă este prezentată una dintre variantele acestei metode.. REZULTATE ŞI DISCUŢII Metoda prezentată are la bază o secvenţă RMN de ecou de spin cu un singur impuls π, şi se bazează pe o atenuare suplimentară a acestuia în prezenţa unui gradient de câmp magnetic suprapus câmpului exterior B r, (Fig.1). radientul magnetic poate fi aplicat pe toată durata secvenţei de impulsuri RMN, metoda gradientului continuu, sau numai în anumite momente ale secvenţei RMN, sub forma unor impulsuri, metoda impulsurilor de gradient [,5]. În ambele situaţii fenomenele decurg la fel, relaţiile de calcul fiind puţin diferite. În cele ce urmează vom prezenta doar metoda gradientului continuu. 6

Fig. 1. Secvenţa de impulsuri de radiofrecvenţă şi gradient aplicat în cazul metodei gradientului continuu Într-o experienţă ideală de ecou de spin impulsul π are rolul de a refocaliza momentele magnetice defazate în primul interval de timp τ, astfel încât la momentul τ se obţine un ecou afectat numai de fenomenele de relaxare. Acest caz ideal ar presupune o omogenitate perfectă a câmpului magnetic la nivelul fiecărui spin nuclear. În realitate acest lucru nu se întâmplă, în probă existând întotdeauna abatere de la omogenitate ale câmpului magnetic, caracterizate de un gradient rezidual 7 r r. Refocalizarea momentelor magnetice la momentul τ nu mai este completă în acest caz, ecoul de spin fiind atenuat suplimentar de gradientul de câmp magnetic [1,]. Amplitudinea sa este dată de relaţia:

τ γ = M ( ) M exp r (1) T unde M () este amplitudinea magnetizării după impulsul π/. M (τ) este amplitudinea ecoului de spin numai în prezenţa gradientului rezidual. Dacă acum se aplică din exterior un gradient de câmp magnetic cunoscut r, ecoul de spin va suferi o atenuare suplimentară, M r r exp r () T τ γ = M ( ) ( + ) unde M (τ) este amplitudinea ecoului de spin în prezenţa gradientului aplicat. se obţine: sau Făcând raportul ecuaţiilor (1) şi () se elimină timpul de relaxare T, M Ln M M M γ = γ Ln = + este componenta gradientului rezidual 8 r r [ + ] [ ] r r r pe direcţia lui r. În relaţia (4) coeficientul de difuzie D şi gradientul rezidual sunt parametrii necunoscuţi, în schimb M (τ), M (τ) şi sunt mărimi măsurabile. Relaţia (4) poate fi modificată în vederea separării efectului gradientului rezidual şi a celui aplicat. Se obţine: 1 M Ln M γ = [ + ] () (4) (5)

Deoarece este greu de determinat, se caută o soluţie de eliminare a efectului său asupra coeficientului de difuzie. Pentru aceasta se măsoară amplitudinea ecoului de spin M (τ) pentru mai multe valori ale gradientului aplicat, şi se reprezintă grafic mărimea obţine o dreaptă cu panta: 1 M Ln M ( τ ) ( τ ) γ tgθ = (6) Coeficientul de difuzie se calculează pe baza relaţiei (6).. Se Mărimea gradientului aplicat depinde de intensitatea curentului ce străbate bobinele de gradient [4]. = n I=αU α-factor de proporţionalitate I-este intensitatea curentului R-este rezistenţa bobinelor de gradient. unde α = n R Introducând această expresie a lui în relaţia (5) obţinem: 1 U ( τ) ( τ) A Ln A = γ D = 1 ( ) τ [ α U + α ] A(τ) este amplitudinea ecoului în prezenţa gradientului aplicat. A(τ) = -este amplitudinea ecoului în absenţa gradientului. relaţia (7). Coeficientul de difuzie se calculează din panta dreptei descrisă de (7) γ D α tgθ = (8) 1 9

Pentru determinarea lui D nu este necesară cunoaşterea gradientului rezidual ci numai a coeficientului de proporţionalitate α. În cazul nostru α=.14±.1 gauss/cm/mv sau n =14±.1 gauss/cm/a. În Figura este prezentată atenuarea ecoului de spin, pentru un eşantion de apă, folosind metoda gradientului continuu. Experimentul a fost realizat pentru două valori ale intervalului de timp τ dintre impulsurile de radiofrecvenţă, τ=1.5 ms şi τ=17.5 ms, dar pentru valori diferite ale gradientului aplicat. De fiecare dată se obţin reprezentări liniare din a căror pantă s-a determinat coeficientul de difuzie al apei. Fig.. Atenuarea ecoului de spin, pentru un eşantion de apă la T=98K, pentru două valori ale intervalului de timp dintre impulsurile de radiofrecvenţă. ( )-τ=1.5 ms ( )-τ=17.5 ms La temperatura T=98K, s-a obţinut în ambele cazuri valoarea D=.6 1-5 cm /s±1%. Valorile obţinute sunt în concordanţă cu datele din literatură, ceea ce validează aplicabilitatea metodei folosite [6]. 4

. CONCLUZII Algoritmul de calcul propus şi metoda folosită elimină efectul gradientului rezidual din calculul coeficientului de difuzie. Rezultatele obţinute prin teste pe probe de apă pură sunt în concordanţă cu datele din literatură, ceea ce confirmă validitatea metodei propuse. BIBLIORAFIE 1. Hahn, Phys. Rev., 8, 58, 195.. Carr H. Y., Purcell E. M., Phys. Rev., 94, 6, 1954.. Stejskal E. O., Tanner J. E., J. Chem. Phys., 4, 88, 1965. 4. uillermo A., These d etat, Univ. Joseph Fourier, renoble 1, 1986. 5. Callaghan P. T., Trotter C. M., Jolley K. W., J. Magn. Res., 7, 47, 198. 6. Mills R., J. Phys. Chem., 77, 687,197. 41