Радиофизика

Исследование ЯМР-сигналов рубидия в водных растворах и определение магнитных моментов ядер Rb-85 и Rb-87

Ю. И. Неронов, А. Н. Пронин

Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии имени Д. И. Менделеева, 190005 Санкт-Петербург, Россия

Аннотация: Рассмотрена проблема повышения точности определения магнитных моментов ядер рубидия-85 и рубидия-87 на основе исследования ЯМР-сигналов растворов RbNO$_3$ и RbCl в воде. Ширина спектральных линий ЯМР-сигналов от ядер $^{85}$Rb и $^{87}$Rb в сто раз превышает аналогичную ширину сигналов от ядер для других соседних щелочных элементов таблицы Менделеева, и такое уширение ограничивает возможности для прецизионных регистраций частот резонанса ядер. Была использована одновременная регистрация сигналов ядерного магнитного резонанса от протонов воды и от ядер рубидия, что позволяет минимизировать разброс данных для отношения частот резонансов. Определены отношения частот резонансов протонов воды и ядер $^{85}$Rb, $^{87}$Rb для водных растворов RbCl и RbNO$_3$ с концентрациями от 0.5 до 2.0 mol/kg Н$_2$O. В результате были вычислены отношения магнитных моментов $\mu$($^{87}$Rb)/$\mu$($^{85}$Rb)=2.0333981(2) с относительной неопределенностью $\delta\approx$ 10$^{-7}$. Проведена экстраполяция данных отношения частот резонанса $f$($^1$H)/$f$($^{87}$Rb) для содержания солей рубидия в воде к нулевым концентрациям, и было определено $f$($^1$H)/$f$($^{87}$Rb)=3.0561795(2) для ионов рубидия, находящихся в окружении молекул воды. Как результат, определены магнитные моменты $\mu$($^{85}$Rb)=1.353067(37), $\mu$($^{87}$Rb)=2.751324(74). Проведено сравнение полученных результатов с данными предшествующих работ.

Ключевые слова: прецизионное определение ядерных магнитных моментов, одновременная регистрация ЯМР-сигналов от двух разных ядер, квантовая радиофизика.

Поступила в редакцию: 20.12.2021
Исправленный вариант: 06.02.2022
Принята в печать: 07.02.2022

DOI: 10.21883/JTF.2022.05.52378.321-21

Реферативные базы данных:

•