Основы ядерного магнитного резонанса

Язык
Русский
Трудоемкость
3 з.е.
Форма контроля

Экзамен

Образовательная программа

В рамках курса преподаются основы квантовых магнитных явлений, наблюдаемых в радиочастотном диапазоне. Рассматриваются основы метода спектроскопии ядерного магнитного резонанса, в частности, приводится обоснование эффекта магнитного резонанса, его феноменологическое описание, практические методы его наблюдения и их принципы их применения в области анализа молекулярной структуры и динамики. В рамках курса предлагаются к рассмотрению расширения описания эффекта ядерного магнитного резонанса, включающие эффекты релаксации, макроскопического движения и диффузии, а также основы многомерной спектроскопии и томографии.

Содержание курса
1 семестр магистратуры
Основы ядерного магнитного резонанса
Структура курса
Разделы  Лекции
(ак.ч.)
Практика
(ак.ч.)
1. Макроскопическая ядерная намагниченность в постоянном внешнем магнитном поле, уравнения Блоха, Ларморова прецессия, компоненты намагниченности. Вращающаяся система координат, уравнения Блоха во вращающейся системе координат. 2 2
2. Взаимодействие переменного поля с намагниченностью, нутация, угол поворота. Регистрация сигнала ЯМР, спад свободной индукции. 2  
3. Система S=1/2, заселенности уровней, равновесная и неравновесная намагниченность. Система двух связанных спинов IS. Уравнения Соломона. Скорость релаксации, связь с молекулярным движением. Механизмы релаксации. Поперечная релаксация. Суммарная намагниченность. 2 2
4. Сигнал и спектр ЯМР. Характеристики спектра ЯМР. Разрешение спектра. Ширина спектра. Линии поглощения и дисперсии. Фаза спектра. Коррекция фазы. Связь релаксации и формы линии ЯМР. Связь формы линии с однородностью поля. Релаксация T2*. Релаксация при наличии обратной связи с приёмным контуром. 2  
5. Одноимпульсная спектроскопия. Последовательность 90-90. Последовательное насыщение. Угол Эрнста. Инверсия-восстановление. Спиновое эхо. Последовательность 90-90. Последовательность 90-180. Релаксация сигнала эха. Последовательность с многократной рефокусировкой. Стимулированное эхо. Сигналы в последовательности из трёх импульсов. 4  
6. Градиенты магнитного поля. Уравнения Блоха с учетом градиентов магнитного поля. Пространственная чувствительность метода ЯМР. Метод обнуления моментов градиентов. Измерение скорости фазовым методом. 2  
7. Эффективный градиент. Влияние диффузии на амплитуду сигнала. Величина b. Величина b для постоянного и импульсного градиента. Измерение анизотропной диффузии методом ЯМР. Оценка степени анизотропности среды. Нестандартные методы измерения диффузии. Фоновые градиенты и устранение их влияния. 2 2
8. Частотная и временные области. Соотношение между длительностью и спектром импульса. Выделение слоя. Двумерная томография. Частотное и фазовое кодирование. Последовательности SE и GRE, их параметры и связь с контрастом и разрешением изображения. k‑пространство. 2  
9. Последовательности с инверсией и многократной рефокусировкой намагниченности. Последовательности для томографии в квазистационарном состоянии. Одноимпульсные томографические последовательности. 2  
10. Волновые функции системы спинов. Матрицы плотности. Операторы спина и намагниченности. Операторы вращения и поворота. Временная эволюция. Спиновое эхо в формализме матриц плотности. Операторное представление формализма матриц плотности. 2 2
11. Матрицы плотности системы спинов AS. Перенос когерентности. INEPT последовательность. Циклирование фазы. Примеры циклирования фазы. Обобщенное описание циклирования фазы. Уровни когерентности. Методы многомерной спектроскопии ЯМР. 2  

 

Политика оценивания

Оценочные средства дисциплины: коллоквиум, экзамен.

Коллоквиум представляет собой тест по теоретической части из 25 вопросов с 4 вариантами ответа каждый, оцениваемый по пятибалльной шкале: 
0 – 12 правильных ответов – оценка 2 
13 – 15 правильных ответов – оценка 3
16 – 18 правильных ответов – оценка 4
19 – 25 правильных ответов – оценка 5

Экзамен: проводится в устном  формате, без ограничения пользования материалами. На экзамене выбирается билет с 2 вопросами (по материалам за весь курс). По результатам ответа выставляется оценка за каждый из вопросов. Итоговая оценка за теоретическую часть — среднее арфиметическое из оценок за каждый вопрос и за коллоквиум, то есть билет 1 + билет 2 + тест за коллоквиум/3.

В случае если практическую часть дисциплины ведет другой преподаватель, оценка выставляется им. В таком случае, итоговая оценка за курс — среднее из оценки за теоретическую часть (округленную уже) и оценки за практическую часть.

Updated: 01.04.2024 - 18:40