Elektronların çekirdek etrafında döndüklerini biliyoruz. Çekirdekteki proton ve nötronlar da dönerler. Bu yüzden proton ve nötronların dağılımına göre, çekirdek de dönebilir. Dönme halindeki bir çekirdek, mıknatıs çubuk gibi davranır. Dönme halindeki çekirdeklere örnek hidrojen_1 (proton), flor_19 ve karbon_13' tür. Karbon_12 çekirdeğinde dönme yoktur. Çekirdeklerdeki mıknatıslanma, elektronlardakine oranla çok düşüktür. Buna rağmen, iyi kurulmuş bir ekipmanla kolayca tespit edilebilir ve moleküllerin yapısına karar vermek için kullanılan yöntemlerden biri olan nükleer magnetik rezonans (NMR) spektroskopisinin temelini oluşturur. Çekirdekteki bu mıknatıslanma ayrıca, tıpta hastalık teşhisinde kullanılan magnetik rezonans görüntülemesi (magnetik rezonance imaging), spektroskopisinin de temelini oluşturur. Nükleer magnetik rezonansı anlamak için protona daha yakından bakmalıyız. Protonun da elektron gibi iki dönme yönü vardır. Magnetik alan yokluğunda bu iki yönünde enerjisi aynıdır, fakat dışarıdan güçlü bir magnetik alana maruz kalırlarsa, farklı enerjilere sahip olurlar. Protonları mıknatıs çubuğu olarak düşünürsek dış magnetik alanla iki şekilde etkileşim içine girerler. Protonların güney kutbu, dış magnetik alanın kuzey kutbuna dönük ise düşük enerji seviyesine sahip olacaktır. Ya da 180 derece tersi yönde, yani protonun güney kutbu dış magnetik alanın güney kutbuna bakar ki, bu durumda daha yüksek enerji seviyesine sahip olur. Şimdi, eğer düşük enerji seviyesindeki proton belli bir frekansta (bu iki enerji seviyesinin farkları kadardır) elektromagnetik dalgalara maruz kalırsa proton fotonlardan soğurduğu enerjisiyle yüksek enerji seviyesine geçecektir. Proton tarafından emilen frekans, uygulanan magnetik alanın yönüne bağlıdır. Nükleer magnetik rezonans aletlerinde kullanılan mıknatıslar için ışımalar, radyo dalgaları aralığında yapılır. Genelde bu 60 megaHertz (MHz) ile 100 MHz frekans aralığında değişir ki, bu aralık FM aralığına girer. Bununla birlikte, 600 MHz frekansa kadar çıkılması mümkündür. Bir NMR spektrometre cihazında incelenecek madde çeşitli elektromıknatısların ve iki bobinin arasına yerleştirilir. Bobinlerden biri radyo dalgası yayarken, diğeri ona dik olarak yerleştirilmiş alıcı görevi görür. Dik durmasının sebebi, dalga yayıcı bobinden gelen dalga sinyallerini okumasını önlemektir. Örneğin, dalga yayıcı bobinin 100 MHz dalga boyunda ışıma yaptığını düşünelim. Maddemiz bu radyo dalgalarını emiyorsa, protonlar düşük enerji seviyesinden yüksek enerji seviyesine geçtiklerinde tekrar eski hallerine dönme, dolayısıyla 100 MHz dalga boylu ışıma yapma eğiliminde olurlar. Böyle olunca maddemizde ışın yayıcı durumuna geçer. Ama yayılan ışın sinyalini sadece alıcı bobinler okur. Genelde madde, seçilen frekansta emilim yapmayacaktır. Fakat frekansı değiştirerek örnek maddemizi rezonans yapar hale getirebiliriz. Maddelerdeki bütün protonlar elektronlarla çevrili olduğundan ve bu elektronların da kendi magnetik alanları olduğundan atomun magnetik çevresi, kendisine bağlı atomun yapısına göre de değişiklik gösterir. Bir protonu 100 MHz frekansında rezonans etmek için gereken dış magnetik alan, yaptığı kimyasal bağlara göre değişiklik gösterir.

Etiketler:
Beğeniler: 0
Favoriler: 0
İzlenmeler: 492
favori
like
share