Причем, при плавном нагревании твердых
органических веществ температура, при которой наблюдается на-
ибольшее термолюминесцеция, совпадает с температурой струк-
турных переходов (плавления, размягчения и т.д.). Это явление
(открытие - 168) позволило создать новый эффективный метод
исследования вещества.
А.с. 381 983: Способ исследования структурных переходов
в органических веществах, основанный на регистрации радиотер-
молюминесценции образца, отличающийся тем, что с целью упро-
щения процесса облучают поверхностный слой образца пучком
электронов с энергией 5-30 Кэв.
В общих чертах метод радиотермолюминесценции или сокра-
щенно РТД, заключается в следующем: образец исследуемого ор-
ганического вещества облучают при низкой температуре (77-100
градусов К) в полной темноте. Пригодны любые источники иони-
зирующего излучения: нейтронные, гамма, бетта-источники, ус-
корители заряженных частиц рентгеновские установки. Мощность
дозы не играет существеной роли. Важно только, чтобы полная
так называемая экспозиционная доза достигала 0,1-2 Мрад. Та-
кие дозы, как правило не изменяют температуры структурного
перехода. Затем образец плавно нагревают 10-20 градусов С в
минуту. Свечение образца регистрируют с одновременной регист-
рацией температуры. Получают зависимость интенсивности РТЛ от
температуры - кривую высвечивания. Пики, изломы кривой, их
высота и ширина несут информацию об исследуемом веществе и
прежде всего, позволяют оценить температуру структурных пере-
ходов. Абсолютная точность определения достигает около 1 гра-
дуса (см. 15.6.)


18.8. Эффект Мессбауэра.

Суть эффекта состоит в упругом испускании или поглощении
гамма-квантов атомными ядрами связанными в твердом теле. При-
чина "упругости" процесса (при упругом процессе внутреняя
энергия тела не изменяется, т.е. атом остается в том же сос-
тоянии), в том, что если атом поглотитель (или излучатель
входит в состав кристаллической решетки, то перестает выпол-
няться однозначное соответствие между импульсом гамма-кванта
и энергии отдачи атома. При Мессбауэровском процессе отдача
атома вообще не имеет место (не происходит возбуждение фоно-
на), и импульс гамма-кванта воспринимается всей решеткой,
т.е. всем криссталлом. Благодаря этому ширина Мессбауэровских
линий поглощение и испускания очень мала (весьма острая резо-
нансная кривая); соответственно сдвиг линий очень чувствите-
лен к параметрам, как самого излучения, так и твердого тела.
В настоящее время на основе этого эффекта проведена масса
очень тонких физических экспериментов, весьма важных, в част-
ности, для физики и химии твердого тела. Малая ширина линий
поглощения и следовательно, почти фантастическая точность из-
мерений с помощью эффекта Мессбаэура позволило разработать
ряд методов для технического экспресс анализа веществ, содер-
жащих Мессбауэровские ядра.
А.с. 297 912: Способ фазового анализа руд, содержащих
Мессбауэровские элементы спектр которых частично перекрывают-
ся, основанные на резонансном гамма-поглощении, отличающийся
тем, что с целью повышения эффективности измерений при анали-
зе, последовательно определяют величину эффекта Мессбауэра на
исследуемой руде с разными источниками, число которых равно
числу соединений в ряде и мессбауэроские спектры коороых сов-
падают со спктрами соединений в руде, сопоставляют с резуль-
татами колибровки и по совокупности величин эффекта мессбауэ-
ра определяют содержание исследуемых соединений в руде.
А.с. 446 007: Способ фазового анализа вещества, включаю-
щий измерение эффекта Мессбауэра по линии спектра, соответс-
твующей исследуемой фазе и последующее определение содержания
фазы с помощью градуировочной зависимости, отличающийся тем,
что с целью повышения точности и чувствительности анализа,
измеряют эффект Мессбауэра на исследуемой линии в присутствии
фильтра полного резонансового поглощения со спектром, не пе-
рекрывающимся с линией определяемой фазы, и эффект Мессбауэра
на линии спектра упомянутого фильтра в присутствии исследуе-
мого образца и по отношению измереных эффектов определяют со-
держание исследуемой фазы.

Применение эффекта Мессбауэра для контроля железной руды
при ее магнином обогащении и использованием в качестве источ-
ника гамма-излучения кобальта-57 позволяет быстро и надежно
определять содержание железа в рудном порошке, что способс-
твует повышению качества железного концентрата.

18.9. Электронный парамагнитный резонанс (открытие-85).

"Установлено неизвестное ранее явление квантовых перехо-
дов между электронными энергетическими линиями парамагнитных
тел под влиянием переменного магнитного поля резонансной час-
тоты (явление электронного парамагнитного резонанса - ЭПР)"

Суть явления: постоянно в магнитном поле электронные
уровни энергии парамагнитных атомов расцепляются на несколько
подуровней; энергетическая разность подуровней определяется
величиной поля и свойствами вещества; соответствующие кванто-
вые переходы между этими подуровнями иницируются в переменном
(высокочастотном) магнитном поле.

Открытие ЭПР послужило толчком для развития резонансных
методов изучения вещества, в частности акустического парамаг-
нитного резонанса ферро и атиферромагнитного резонанса маг-
нитного резонанса.

При явлении акустического парамагнитного резонанса пере-
ходы между подуровнями иницируются наложением высокочастотных
звуковых колебаний; в результате возникает резонансное погло-
щение звука.

При ферромагнитном резонансе происходит избирательное
поглощение энергии электромагнитного поля: Эта энергия расхо-
дуется на возбуждение коллективных колебаний магнитоупорядо-
ченной структуре ферромагнетика (или антиферромагнетика) (см.
8.7.).

Применение метода ЭПР дало ценные данные о строении сте-
кол, кристаллов растворов; в химии этот метод позволил уста-
новить строение большого числа соединений изучить цепные ре-
акции и выяснить роль свободных радикалов (молекул),
обладающих свободной валентностью в протекании химических ре-
акций. Тщательное изучение радикалов привело к решению ряда
вопросов молекулярной и клеточной биологии.

Метод ЭПР - очень мощный, он практически не заменим при
изучении радиационных изменений в структурах, в том числе и в
биологических. Чувствительность метода очень высока и состав-
ляет 10 в 10-ой и 10 в 11-ой парамагнитных молекул. На приме-
нении ЭПР основан поиск и проверка новых веществ для кванто-
вых генераторов; явление ЭПР используется для генерации
сверхмощных субмиллиметровых волн.
А.с. 292 101: Способ текущего контроля условной вязкости
гудронов и жидких битумов, отличающийся тем, что с целью неп-
рерывности определения пропускают контролируемую струю по
трубопроводу через резонатор спектрометра ЭПР и регистрируют
условную вязкость по амплитуде линии спектра парамагнитного
поглощения.
А.с. 510 203: Способ определения поля у огурцов путем
исследования семян, отличающийся тем, что с целью повышения
производительности труда в селекционном процессе, измеряют
активный сигнал электронного парамагниного резонанса и опре-
деляют характер люминесценции семян по величине сигнала и ин-
тенсивности свечения судят о степени выраженности и принад-
лежности к полу: при величине активного сигнала электронного
парамагнитного резонанса 0,66-0,68 относительных единиц и
слабым свечением растения будут преимущественно мужского ти-
па, а при сигнале 0,48-0,56 относительных единиц и интенсив-
ном свечении - женского типа.
А.с. 516 643: Способ оценки стабильности пластичных сма-
зок путем сравнения свойств исходной и проработавшей в узле
трения смазки, отличающийся тем, что с целью сокращения вре-
мени проведения испытаний микроколичеств смазки, в исходную и
проработавшую смазки вводят стабильный радикал, снимают
спектр ЭПР, определяют частоты вращательной диффузии радикала
и по их отношению оценивают стабильность смазки.

18.10. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР).

Парамагнетизм вещества может быть обусловлен не только
строением электронных оболочек атомов, но и магнетизмом ядер.
Магнетизм ядер, также, как и магнетизм оболочек, может выз-
вать резонансное поглощение энергии в твердрдом, жидком или
газообразном состоянии. Резонансные частоты метода ЯМР лежат
в области 1-100 МГц, чувствительность метода составляет от 10
в 17-ой степени до 10 в 21-ой степени ядер. На применении ЯМР
основан принцип работы приборов для стабилизации и точнейших
измерений магнитных полей, а также для анализа смесей по их
изотопному составу. Сильный сигнал ЯМР наблюдается в присутс-
твии ядер изотопа углерод-13, что предопредилило применение
ЯМР и его разновидности - ядерного квадрупольного резонанса -
в химии углеродов, особенно природных (нефть).
А.с. 178 511: Способ измерения расхода жидкостей, осно-
ванный на явлении ЯМР, отличающийся тем, что с целью измере-
ния расхода жидкости, обладающих сильным сигналом магнитного
резонанса используют свободную процессию ядер в магнитном по-
ле земли.
А.с. 344 275: Способ измерения расхода жидкости по А.с.
179511, отличающийся тем, что с целью упрощения устройства
измеряют скорость затухания сигнала ЯМР при движении жидкости
в неоднородном магнитном поле и по ней судят о расходе.
А.с. 550 669: Способ измерения проницаемости пористых
материалов, основанный на явлении ограниченной самодиффузии
молекул жидкости, включающий ядерно-магнитные резонансные из-
мерения с импульсным градиентом магнитного поля, причем ин-
тервал времени между импульсами градиента устанавливают боль-
ше, чем время, необходимое для диффузии молекул на
расстояние, равное размеру пор в образце, измеряют сигнал эха
образца, отличающийся тем, что с целью получения достоверного
значения проницаемости увеличивают интервал времени между им-
пульсами градиента при фиксированной их амплитуде, повторяют
измерение амплитуды сигнала эха и по зависимости амплитуды
эха от интервала между импульсами градиента судят о проницае-
мости.

18.11. Эффект Оверхаузера-Абрагама.

В том случае, если в атоме имеет место и ядерный, и
электронный парамагнетизм, то их взаимодействие приводит к
изменению интенсивности сигнала ЯМР. При возрастании насыще-
ния электронного парамагнитного резонанса и образце с пара-
магнитными ядрами наблюдается значительное увеличение интен-
сивности ЯМР (Оверхаузер 1953). Этот эффект был использован
для разработки метода динамической поляризации ядер; вещество
с поляризованными ядрами очень чувствительно как к величине
магнитного поля, так и ее изменению. Это свойство и лежит в
основе практически: применений эффекта.
Патент США в 3 559 045: Магнитный градиометр, служащий
для измерения разницы между магнитными полями в двух зонах,
содержит два ядерных фильтра - по одному в каждой зоне. Каж-
дый из ядерных фильтров является фильтром такого типа, в ко-
тором исползуется эффект Обрхаузера-Абрагама, и выдает выход-
ной сигнал, который усиливается иподводится к одному из
входов операционного усилителя. Выходной сигнал усилителя
расщепляется и подводится к входной катушке двух фильтров.
Фазометр измеряет разность фаз входных сигналов операционного
усилителя, который может быть суммирующего или дифференциаль-
ного типа, что определяется фильтром ядерного фильтра (с пе-
рекрещивающимися или параллельными катушками). Разность фаз
находится в прямой зависимости от разности между полями.
Л И Т Е Р А Т У Р А
18.6. А.Хирный и др., Эффект увеличения коррозионной стойкос-
ти металлов, облученных ионами гелия. Доклады АН СССР, Т.214,
НР-1, 1974.
18.7. Л.Мельников. Свет из ловушки. "Химия и жизнь",нр-1,1976
18.8. В.И.Гольданский. Эффект Мессбауэра и его применение в
химии, изд. АН СССР, 1964
А.с. 181752, 247424, 297912, 346693.
18.9. Парамагнитное поглощение звука, УФН, 1961, Т.75, нр-3
Дж.Пейк. Парамагнитный резонанс. М., "Мир", 1965
18.10. И.В.Александров, Теория ядерного магнитного резонанса.
М., 1964
А.Абрагам. Ядерный магнетизм. М., ИЛ, 1963
А.Каррингтон и др. Магнитный резонанс и его применение в хи-
мии. М., "Мир", 1970
18.11. Г.Хуцишвили. УФН., 1960, т.71.

19. РАЗНОЕ

В этом разделе даются краткие сообщения о некоторых эф-
фектах, по какой-либо причине невошедшие в предыдущие главы
"Указателя". В некоторых случаях это обьясняется несовершенс-
твом принципа, положенного нами в основу систематизации физи-
ческих эффектов, в других - эффекты привлекли наше внимание
уже после написания основных разделов, некоторые эффекты воб-
ще трудно было назвать физическими, как например, эффект Ме-
биуса. Тем не менее, многие из них, по нашему мнению, могут с
успехом использоваться в изобретательской практике.


19.1. Термофорез.

Если нагретое тело поместить в обьем, заполненный аэро-
золем, т.е. мелкими частицами, взвешенными в воздухе, напри-
мер, дымом или туманом, то вокруг тела возникает так называе-
мая темная зона (среда, свободная от аэрозоля), толщина
которой зависит от разности температур тела и среды, давления
газа, размера и формы тела и не зависит от его химического
состава. Горячее тело как бы отталкивает от себя частицы аэ-
розоля.

Это явление обусловлено термофоретическими силами,
действующмими со стороны газообразной среды на находящееся в
ней неравномерно нагретые тела (в частности, частицы аэрозо-
ля). Термофоретические силы возникают вследствие того, что
газовые молекулы у более нагретой стороны частицы сильнее
бомбардируют ее, чем у менее нагретой стороны, и потому сооб-
щает частице импульс в направлении убывания температуры.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35