автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Научные основы методов низкочастотной релаксационной ЯМР-интроскопии

На правах рукописи

I Андреев Николай Кузьмич

I

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ МЕТОДОВ НИЗКОЧАСТОТНОЙ РЕЛАКСАЦИОННОЙ ЯМР-ИНТРОСКОПИИ

05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Казань - 2005

Работа выполнена в Казанском государственном энергетическом университете

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Кубарев Юрий Григорьевич

доктор химических наук,

профессор Сергеев Николай Михайлович

доктор физико-математических наук, профессор Скирда Владимир Дмитриевич

Ведущая организация

Институт проблем химической физики РАН

Защита состоится 21 октября 2005 г. в 14 ч. 30 мин в зале заседаний ученого совета на заседании Диссертационного совета Д212.082.01 при Казанском государственном энергетическом университете

по адресу: 420066, Казань, ул. Красносельская, д. 51, КГЭУ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного энергетического университета

Автореферат разослан " 09 " 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Батанова Н.Л.

г/?об - ^ /згба

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Ядерная магнитная резонансная интроскопия (ЯМРИ) - это неинвазивный физический метод на основе ядерного магнитного резонанса (ЯМР) для получения изображений внутренней структуры, а также наблюдения процессов и явлений, происходящих в объекте исследования.

ЯМР позволяет измерять много параметров: амплитуду сигнала в зависимости от времени спектр резонансных частот £(ю), времена спин-решеточной релаксации Т\, 7)р, времена спин-спиновой релаксации Т2, Т2е,

коэффициент диффузии В и скорость течения жидкости и. Соответственно можно строить изображения по ядерной спиновой плотности р(х,у,г) и другим перечисленным выше параметрам. ЯМР-изображения дают сведения о состоянии исследуемого объекта - его строения, подвижности молекул и других характеристиках.

Таким образом, в настоящее время арсенал методик измерения в ЯМРИ достаточно широк, а получаемая информация разнообразна. Однако результаты исследования этим методом в силу его малой «специфичности» считаются недостаточными для постановки диагноза о состоянии объекта исследования. В то же время возможности метода ЯМРИ как метода наблюдения, определения характеристик и контроля качества объекта еще далеко не исчерпаны. Широкому внедрению ЯМРИ в практику в качестве средства контроля препятствует также отсутствие широкого выбора недорогих приборов различного назначения, обладающих достаточной чувствительностью, разрешающей способностью и быстродействием. Поэтому является актуальной задача создания научных основ и разработки приборов для исследования и контроля гетерогенных веществ методами ЯМРИ.

В качестве области исследования взята низкочастотная релаксационная ЯМРИ. Выбор области исследования обусловлен следующими обстоятельствами. В релаксационной ЯМРИ измеряют временные отклики ядерных спинов на импульсное возбуждение радиоволной на резонансной частоте со о = уН0, где у - гиромагнитное отношение ядра. В импульсных методах измерения по сравнению со стационарными методами плотность потоков информации выше. Поскольку в ЯМР для создания магнитного поля часто используют резистивные магнитные системы, энергопотребление которых растет пропорционально сод, цена магнитных систем и стоимость эксплуатации низкочастотных приборов значительно ниже. С понижением частоты падает чувствительность и ухудшается разрешающая способность. Однако, можно выбрать диапазон рабочих частот, при которых для решения поставленных задач по совокупности всех технико-экономических показателей использование низкочастотных приборов по сравнению с высокочастотными может оказаться более выгодным.

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ |

КИБЛПОТЕКА С.ЯЖЙЙ!^ 09

Предмет исследования. В работе рассматривается ядерный магнитный резонанс на протонах 1Н - ядрах водорода, который является одним из наиболее распространенных элементов в природе и входит в состав воды и множества органических и неорганических соединений.

В силу специфики низкочастотной ЯМРИ в работе рассматриваются проблемы повышения чувствительности, разрешающей способности метода и повышения контраста изображений на основе решения следующих проблем:

1. научного обоснования новых и усовершенствования существующих методов измерения,

2. разработки и оптимизации методов проектирования составных частей ЯМР-интроскопов с повышенными характеристиками,

3. разработки методического и информационного обеспечения приборов,

4. разработки алгоритмического и программно-технического обеспечения обработки импульсных сигналов ЯМР для создания изображений,

5. автоматизации процессов сбора, хранения и обработки информации. При решении этих задач прибор - ЯМР-интроскоп - и объект исследования - гетерогенное вещество - рассматриваются в совокупности как единая система.

Цели и задачи диссертации. Решаемую в данной диссертации комплексную проблему можно сформулировать следующим образом: "Разработка научных основ методов низкочастотной релаксационной ЯМР-интроскопии". Проблему можно разделить на следующие задачи:

1. изучение закономерностей ЯМР-релаксации в гетерогенных объектах; установление связи характеристик сигнала ЯМР с физико-химическими свойствами; разработка новых и усовершенствование существующих моделей релаксации;

2. разработка импульсных последовательностей для получения изображений с усиленным контрастом по отношению к временам релаксации;

3. исследование и разработка методов повышения чувствительности, разрешающей способности и специфичности низкочастотной ЯМРИ за счет применения двойного электронно-ядерного резонанса (ДЭЯР) и химической поляризации ядер (ХПЯ);

4. исследование причин и разработка способов ослабления артефактов в процессе получения ЯМР-изображений;

5. обоснование принципов проектирования и формулировка технических требований к ЯМР-интроскопам;

6. решение основных инженерно-технических проблем по синтезу постоянных, импульсных и радиочастотных магнитных полей заданной геометрии в рабочей области;

7. создание измерительно-вычислительного и отображающего комплекса;

8. реализация проектов и создание лабораторных моделей магнитных систем и лабораторной модели ЯМР-мщфоскопа.

На основе выполненных автором исследований разработаны теоретические положения, совокупность которых можно квалифицировать как новое крупное достижение в развитии низкочастотной релаксационной ЙМР-интро-скопии.

Степень достоверности и обоснованности научных положений. Научные положения диссертации отражают современные представления методов ЯМР и ЯМР-интроскопии. Теоретические выводы о влиянии молекулярных движений на спин-решеточную релаксацию (СРР) в кристаллах подтверждаются экспериментальными исследованиями аминокислот. Описание механизма взаимодействия молекул воды с поверхностью аэросила и каолинита проведено на базе представлений современной науки о природе гидрофильности дисперсных минералов. Обработка результатов выполнена методами математической статистики. Результаты сопоставляются с данными других авторов, полученными с помощью различных физических методов исследования. Научная новизна и практическая ценность. Научная новизна состоит в разработке новых и развитии существующих методов измерения и теоретических моделей, связывающих состояние и физико-химические свойства гетерогенных объектов с характеристиками сигналов ЯМР, в проектировании и реализации лабораторной модели ЯМР-интроскопа на малый объем образца, расчете и реализации магнитных полей заданной геометрии.

Автором разработаны и выносятся на защиту следующие научные положения:

1) впервые проведены экспериментальные исследования и теоретические расчеты, на основе которых разработаны модели ядерной магнитной релаксации протонов аминокислот и гетерогенных объектов с содержанием воды; эти модели релаксации позволяют установить связь времен релаксации Т[, Т2, Т\р со структурой молекул, симметрией, характером и скоростью движения

групп атомов и их окружения, с особенностями обмена намагниченностью между протонами фаз, с термодинамическими параметрами вещества;

2) уточнена модель влияния парамагнитных примесей на скорость магнитной релаксации протонов адсорбированной жидкости, позволяющая объяснить экстремальные зависимости времени 7} от влажности в образцах аэросила и каолинита суммарным вкладом трех фаз протонов на поверхности: ОН-групп, растворов парамагнитных ионов в воде и воды, контактирующей с поверхностью глобул окислов железа, и обменом между этими фазами;

3) предложена концепция диагностики гетерогенных объектов методом ЯМРИ на низких резонансных частотах, основанная на повышенной дисперсии и укорочении времени 7\, возможности за одно и то же время произвести повышенное количество накоплений сигнала ЯМР и получить относительно более высокий контраст ЯМР-изображения;

4) впервые предложены методы получения ЯМР-изображений с использованием эффектов ДЭЯР в парамагнитных электролитах и ХПЯ в веществах, облученных ультрафиолетом, позволяющие более чем на порядок повысить от-

ношение сигнал/шум, а также повысить чувствительность характеристик сигнала ЯМР к более широкому набору специфических физико-химических свойств объектов;

5) впервые дан анализ артефактов в ЯМР-изображении, вызванных нестабильностью параметров импульсов считывающего градиента, и предложен метод, который позволяет путем сравнения изображения тестового объекта, полученного в тех же экспериментальных условиях, и численного моделирования вычислить характеристики искажений и скорректировать изображение реального объекта;

6) впервые предложен метод выделения чувствительного слоя, использующий модуляцию амплитуды градиента магнитного поля дискретным набором гармоник основной частоты модуляции с заданными амплитудами, который позволяет ослабить боковые полосы профиля слоя, образующие фон ЯМР-изображения, и ускорить затухание переходных процессов в системе создания градиентов;

7) впервые предложены методы формирования ЯМР-изображений, использующие импульсные последовательности DIFN и DIFNCPMG, состоящие из

180° и 90° импульсов с расчетными временными интервалами между импульсами, которые позволяют повысить 7J - и 7j Tj -контраст, сохранить знак сигнала ЯМР и сократить время возврата намагниченности Mz к равновесному положению;

8) впервые предложены методы дифференциации объектов исследования по временам релаксации 7| hTj, использующие регистрации моментов времени, соответствующих достижению амплитудой сигнала ЯМР в области интереса заданных уровней по отношению к первоначальным амплитудам в процессе продольной и поперечной релаксации в импульсной последовательности DIFNCPMG, по которым вычисляются времена 7J и 7^;

9) программные реализации методов расчета постоянных магнитов и магнитных полей токовых катушек в воздушных зазорах; методы синтеза магнитных полей токов с заданной геометрией с учетом отражения от полюсных наконечников и их программные реализации; программная реализация методов расчета активных экранов;

10) магнитная система ЯМР-микроскопа с рабочей областью диаметром 20 мм;

11) лабораторная модель резистивной магнитной системы с диаметром рабочей области 25 см и неоднородностью на уровне 2-10 5; модель магнитной системы с металлической экранирующей оболочкой и активным экраном с диаметром рабочей области 30 мм;

12) измерительно-вычислительный комплекс ЯМР-микроскопа, в котором с

целью управления экспериментом и обработки результатов в реальном масштабе времени управляющий вычислительный комплекс УВК СМ-4 и устройство связи с объектом КАМАК дополнены программатором в стандарте

КАМАК и многоканальным анализатором ЬР-4900, так что комплекс позволяет получать изображения с матрицей 64x64 за две минуты.

Найденные закономерности парамагнитной релаксации в дисперсных минералах важны для физико-химии контрастирующих реагентов. Предложенные методы повышения контраста ЯМР-изображений могут использоваться в ЯМР-интроскопии. Разработанные принципы построения и технические требования к ЯМР-интроскопам, подходы к синтезу и проектированию магнитных систем, принципы построения измерительно-вычислительных и управляющих коплексов могут использоваться в приборостроении.

Практическая ценность работы заключается в том, что ее результаты использованы в ОКБ "Маяк" при Пермском госуниверситете (Пермь), в учебном процессе Казанского государственного энергетического университета и Казанского высшего артиллерийского училища, при разработке ЯМР-расходомера и анализатора на Казанском заводе «Радиоприбор». Метод модуляции градиентов дискретным набором гармоник используется в сверхбыстрых методиках получения изображений. Полученные теоретические модели релаксации могут найти применение в научных исследованиях твердых тел, гетерогенных сред и полимеров, диагностике и идентификации гетерогенных сред. Результаты диссертационной работы могут представить научную базу диагностики методами низкочастотной ЯМРИ.

Личный вклад автора заключается в проектировании и конструировании магнитных систем для ЯМР-интроскопов; обосновании, руководстве и участии в работах по модуляции градиентов магнитного поля, применениям эффектов ДЭЯР и ХПЯ для получения ЯМР-изображений; участии в работах по проектированию и комплексированию измерительно-вычислительного комплекса ЯМР-интроскрпа и созданию лабораторной модели ЯМР-микроскопа; выводе формул для внутримолекулярных и межмолекулярных вкладов в СРР в молекулярных кристаллах; выращивании кристаллов и проведении экспериментальных исследований СРР в аминокислотах; уточнении и разработке моделей релаксации протонов воды, адсорбированной на поверхности дисперсных минералов.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на 5, 6, 7, 8, 9, 10 и 11 Всесоюзных симпозиумах и школах по магнитному резонансу (МР); семинаре "Изучение молекулярного движения и конформаций органических молекул методами ЯМР и ЭПР" (г. Киев, 1974); на 4 Всесоюзном семинаре по применению ЯМР в органической химии (г. Свердловск, 1975); на 5 Всесоюзной конференции по теоретическим вопросам адсорбции (г. Москва, 1979), Всесоюзной научно-технической конференции (Львов, 1983); Всесоюзной конференции по МР (г. Казань, 1984); Всесоюзной конференции по применению МР в народном хозяйстве (г. Казань, 1988); на 1, 3, 4 и 5 Всесоюзных симпозиумах по вычислительной томографии (ВТ) (г.г. Новосибирск, 1983; Киев, 1987; Ташкент, 1989; Москва, 1991); международном симпозиуме по ВТ (г. Новосибирск, 1993); на 11 Европейском конгрессе по молекулярной спектроско-

пии (Таллин, 1973); на 20, 27 конгрессах и школах Ампере (г.г. Таллинн, 1978; Казань, 1994; 2003 Польша, С-Петербург., 2004); на международной школе по применению ЯМР в биологии (г. Быдгощ, Польша, 1990); международных конференциях "Измерение 97, 99 ,01" (Смоленице, Словакия, 1997-2001), международных симпозиумах "Энергетика, экономика, экология" (г. Казань, 1999, 2001), на итоговых конференциях Казанского физико-технического института КНЦ РАН, Казанского государственного университета и Казанского государственного энергетического университета. Публикации. Содержание диссертации опубликовано в работах [1-35]. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, библиографии из 363 наименований и приложений. Общий объем - 363 страницы, в том числе основной текст - 247 страниц, 80 рисунков и 18 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. В разделе обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели диссертации и изложено содержание ее глав, обосновывается достоверность и новизна полученных результатов.

Глава 1. В первой главе подробно описывается методика выращивания монокристаллов аминокислот, а также обсуждаются методы измерений и обработки экспериментальных результатов. Измерения времен релаксации проводились на импульсном релаксометре ЯМР на частоте 27,5 МГц. Средняя погрешность измерения времен релаксации составляла ±5 %, а погрешность измерения температуры - ±0,5 К.

В первой главе исследуются процессы релаксации в твердотельной фазе гетерогенных объектов. Для случая вращательного движения пар одинаковых спинов /=1/2 вокруг фиксированной оси, который в основном ранее исследовался экспериментально и теоретически, наблюдается экспоненциальная релаксация. Влияние коррелированного вращательного движения трех спинов на СРР вначале рассматривалось для жидкостей. Обычно наблюдается экспоненциальная релаксация. В главе проанализированы результаты работ, в которых теоретически и экспериментально было показано, что в порошках в случае вращательного движения трехспиновой группы вокруг фиксированной оси наблюдается неэкспоненциальная релаксация. Однако в монокристаллах, в которых можно изучить тонкие детали этого процесса, исследований не было. В гетерогенной многофазной системе релаксация в общем случае многоэкспоненциальная, и наличие в одной из фаз трехспиновых групп с неэкспоненциальной релаксацией может сильно усложнить задачу анализа и интерпретации результатов эксперимента.

В этой же главе диссертации представлены результаты исследований спин-решеточной релаксации в лабораторной (ЛСК) и вращающейся системах координат (ВСК), обусловленной модуляцией диполь-дипольных (ДД) взаимо-

действий ядер со спинами / = 1/2 реориентациями трехспиновых NH^ - и СНз-групп, а также фенильных групп в кристаллических аминокислотах. В молекулы аминокислот входят также относительно малоподвижные метилено-вые протоны, которые релаксируют через протоны подвижных групп. Посредством флип-флоп процессов эти группы протонов стремятся образовать единую спиновую фазу. Однако, этот процесс идет недостаточно быстро.

Схема энергетических уровней трехспиновой системы состоит из квартета А с расщеплением со о и двух дублетов Еа,Ев. В состояниях А суммарный спин 1=31 2, а в состояниях Еа, Ев - I = 1 / 2. Ход спин-решеточной релаксации определяется не только внутри- и межмолекулярными ДД взаимодействиями, но и характером и скоростью спиновой диффузии. В большинстве случаев спиновая диффузия устанавливает больцманово равновесие, которое можно описать зеемановой 0ги дипольной 9¿спиновыми температурами. В условиях coqic «1 флип-флоп переходы между протонами соседних трехспиновых систем, а также между ними и соседним фиксированным протоном, разрешены только в пределах уровней одного представления. Этот процесс, называемый симметрией ограниченной спиновой диффузией (СОСД), может поддерживать температуры 6, и но не может быстро изменять разницу насе-ленностей уровней разных представлений pr = р(Еа) - p(Ef,). В случае спиновой диффузии наблюдается экспоненциальная релаксация со скоростью

^¿«Г />~'^(1-v4H«>O)+(1+6V2 + VV(2OO)], (1)

где v = cos0, 8 - угол между осью вращения и направлением поля, К=9 / 1б(у4Й2 р= NI Np, N и Np- полное число и число протонов,

ответственных за релаксацию в молекуле, расстояние между протонами.

В общем случае коррелированных реориентаций изолированной трехспиновой системы вокруг фиксированной оси спин-решеточная релаксация описывается суммой четырех экспонент. Время 7] может быть определено по начальному наклону графика восстановления намагниченности IgR^(l). В опыте трехспиновые системы не изолированы. Релаксация идет быстрее, чем предсказывает теория. Результаты лучше объясняются теорией симметрией ограниченной спиновой диффузии, в которой движения намагниченности Mz и вращательной поляризации рг взаимосвязаны, и релаксация биэкспоненциальна.

На основе разложения спектральных плотностей функций корреляции по собственным функциям группы вращений для группы симметрии Сп вращательного движения протонов в молекулярных кристаллах нами были получены выражения для внутримолекулярного вклада в скорость СРР в ЛСК и ВСК вида

16 r% i о,-

,4fc2

l + (co0tc)2

+ (l + 6cos2e + cos40)

l + (2co0tc)2

(2)

где <т(- число симметрии молекулы, vc- время корреляции, - вес /-го поворота. По теории коэффициент анизотропии т- 7Jmax / может достигать значений ш- 4 для ю qtc « 1 и 1,6 - для соqTc » 1 Анизотропия времени 7\р

может быть намного сильнее.

Получены формулы для межмолекулярного вклада от взаимодействия протонов j и к двух подвижных групп. Например, для случая, когда одна из групп совершает случайные поворотные блуждания между фиксированными положениями равновесия, а другая неподвижна, справедливо выражение

а - номер неприводимого представления, в индексе (3 - номер партнера по базису, V - номер (вес) независимого базиса, т^ - среднее время между скачками молекулы, Рус- угол между осью переориентации и межпротонным вектором.

Экспериментальные результаты. Были измерены температурные зависимости времени Т\ семи аминокислот (табл. 1). Среди выбранных кристаллов с переменным отношением р= N / Ир первые пять содержат в элементарной ячейке

молекулы только одного типа, а метионин и цистеин - двух типов. Их молекулы содержат одну аминогруппу и одну или две метальные группы. В таблице 1 тик- коэффициенты анизотропии и неэкспоненциальности к=Т\е / 7}, где Т\е - время, определяемое "нуль-методом" (Т\е = го / 1п2).

Зависимости времени Ту и 7}е от 1/Т обнаруживают минимумы, связанные с подвижностью СНз - и ЫНз -групп. Минимумы времени Т\е несколько смещены в сторону низких температур по отношению к минимуму 7"].

В изученном диапазоне температур СРР анизотропна, в качественном согласии с предсказаниями теории. Вид кривых восстановления намагниченности и температура минимума времени 7\ зависят от ориентации. На опыте скорость СРР выше значений, предсказываемых теорией для случаев изолированной ТСС и СОСД, но ближе к последнему. Условие справедливости теории СОСД \(1\» Ь »(7д )-1 >>Ь2хс выполняется для всех изу-

? я

ченных кристаллов. Здесь = (3/4)уй /г - внутригрупповой дипольный

a,p,v

(3)

{1 + (то4)2% + (2ю0т?р)2]

сдвиг, b - межгрупповое уширеиие, 7J - постоянная порядка времени релаксации Т\. В областях эффективной релаксации измеренные значения коэффициентов анизотропии m и неэкспоненциальности к падают по мере увеличения параметра р, оставаясь значительно меньше расчетных (табл.1). При увеличении параметра р путем дейтерирования или смены температуры анизотропия усиливается, а форма кривых R(t) приближается к теоретической.

Согласно теории СОСД, угловая зависимость Т\е = /(v) определяется анизотропным вкладом трехспиновой группы А и изотропным вкладом вращательной поляризации <b(v)pr >.

4 Мг = - А(Мг - М0)+< b(v)pr >, (4а)

dt

^rPr = -Ф)(М2 - M0)+d(v)pr. (46)

dt

Вклад рг растет вместе с размером молекулы, а зависимость Т\е = /(v) ослабляется пропорционально размеру молекулы. Результаты для кристаллов глицина и аланина показывают, что вклад <b(v)pr > обладает слабой анизотропией, что не учитывается теорией СОСД.

Релаксация во ВСК оказалась во многом аналогичной релаксации в J1CK. Кривые спада намагниченности М2р- fit) могут быть представлены приближенно суммой двух экспонент. Неэкспоненциальность релаксации так же падает с ростом длины молекулы. Коэффициент анизотропии времени Т\р значительно выше, чем у времени Т\, однако значительно ниже предсказываемого теорией. Наблюдаемые факты можно объяснить так же эффектами кросс-корреляций во ВСК.

Нами была изучена СРР в протонированном и частично дейтерированном образцах L-фенилаланина. На температурной зависимости времени 7J = /(1/7) протонированного образца наблюдаются две области интенсивной релаксации, обусловленные движениями аминогруппы и фенильной группы. При дейтерировании протоны аминогруппы замещаются дейтронами, на графике 7) = /(1/7) остается только минимум, обусловленный движениями фе-нильного кольца. Для случайных поворотов фенильной группы вокруг оси С3, согласно формуле (2), имеем для внутригруппового времени релаксации 340 мс, а для межгруппового времени релаксации, обусловленной взаимодействиями протонов фенильной группы с "неподвижными" протонами метиленовой группы 400 мс. Тогда в температурной области, где релаксации обусловлена движениями фенильного кольца, Т\шп= 184 мс, что хорошо согласуется с полученным из эксперимента 186 мс на частоте 27,5 МГц с учетом соотношения протонов р — 5/11.

Для моногидрата солянокислого L-валина обнаружены две области эффективной релаксации. По опыту изучения других аминокислот было предпо-

ложено, что низкочастотная область при температуре -60°С обусловлена вращением двух метальных групп одновременно, а высокочастотная область при 15 "С - аминогруппы. Это предположение противоречит результатам по релаксации в Ь-валине, для которого области эффективной релаксации двух метальных групп разделяются.

Таблица 1.

Основные характеристики релаксационных процессов в аминокислотах

№ п. Хим. формула и название Группа -релакс-р *тп> °с ^егпп> МС рЛ "р "Ъвх эксп. т теор При-мечан

1. Ш^ОзСулъфа-минов. кислота -120 12,5 ±0,67 1 1,2 ±0,06 1,3 Чи /№=-=- Т\еа

2. сн2 соеГ глицин МН} 0-10 14,5 ±0,73 5/3 2,1 ±0,11 2,3 Ы-Щ, 10° С

3. ИНзСНСНзСОСГ Ь-аланин ш} СН3 70-80 23 ±1,1 7/3 1,2 ±0,06 1,79 %а

4. Ш}СНСН3СОО" Ь-аланин СНз 0-10 0-10 30±1,5 17 ±0,85 7/3 4/3 1,4±0,07 1,6±0,08 1,84 1,84 Ъс

5. М^СНСЩСНз); СОСГ Н20 НС1 Ь-валин сол кис мн} СНз 15 -60 45±2,3 30±1,5 14/3 14/6 1±0,05 1,6±0,08

6. 1ЧН з СН 2 С6Н 5СОО-Ь-фенилаланин ш} С6Н5 200 0-20° 32±1,6 400±20 11/3 И/5

7. N Б з С Н 2 С 6н 5соо - Ь-фенилаланин 0-20° 186 ±9,8 8/5

8. ИН^СНСНг БНСОСГ Ь-цистеин ННз 100 15° 46±2,3 46±2,3 (7/3) 14/3

9. мн^асн2сн2 БСНзОООГ Ь-метионин СН3 100 46° 74±3,7 74±3,7 100±5 (11/3) 22/3 22/3 1

По рентгеноструктурным данным были проведены расчеты зависимостей 7] = /(1/Т) во всем изученном диапазоне температур для трех ориентации кристалла в магнитном поле. Гипотезы о совпадении минимумов Ц для двух метальных групп подтвердилась. Расчетные и экспериментальные данные для

аминогруппы тоже оказались в согласии. Для этого кристалла у нас отсутствовали данные по габитусу. Путем сравнения экспериментальных и расчетных зависимостей 7j=/(l/7') для трех ориентации кристалла были установлены направления главных осей.

На примере L-метионина и L-цистеина обнаружена зависимость скорости СРР не только от симметрии вращательного движения протонов, но и пространственной группы кристаллов. Для кристаллов аминокислот, имеющих в элементарной ячейке молекулы только одного типа, на графиках Т\ = /(l/Т) наблюдается по одному минимуму, обусловленному движениями аминогрупп. Кристаллы L-метионина и L-цистеина принадлежат к пространственной группе Р21 с четырьмя попарно неэквивалентными молекулами в кристаллической ячейке. На графиках 7] = /(l/Г) для этих кристаллов наблюдается по два минимума. Значения времен релаксации 7j mjn вдвое выше тех, которые можно ожидать при эквивалентности всех молекул в элементарной ячейке. Следовательно, в этом случае релаксация протонов молекулы одного типа идет через протоны молекулы другого типа. Спиновая диффузия эффективна, по крайней мере, в пределах кристаллической ячейки. Это открывает возможность изучения структуры кристалла и тензора спиновой диффузии по данным СРР не только главных, но и промежуточных ориентации кристалла.

По-видимому, можно считать, что в данной главе освещены основные аспекты протонной магнитной спин-решеточной релаксации в молекулярных кристаллах, содержащих метильные и аминогруппы. Релаксация обусловлена случайными тепловыми вращательными движениями этих групп. Основной упор сделан на влияние характера и симметрии движения группы, а также симметрии окружения групп на магнитную релаксацию. Следовательно, можно считать, что в первой главе развиты научные основы ядерной магнитной релаксации в кристаллах, содержащих трехспиновые группы.

Глава 2. Вторая глава посвящена исследованию релаксации протонов воды в гетерогенных объектах. Нами изучено влияние подвижности молекул на СРР и ССР протонов воды, адсорбированной на поверхности непористых минералов аэросила и несовершенного и совершенного каолинита со значениями удельной поверхности 175, 70 и 20 м2/г, соответственно. Исследование проводилось поэтапно: 1) на образцах увлажненного чистого аэросила, 2) на образцах аэросила с дозированными добавками парамагнитных примесей в виде растворенных солей Fe(N03)3 и МпС12 и глобул окиси железа Fe203, 3) затем исследования повторялись на образцах каолинитов.

Основные закономерности спин-спиновой релаксации таковы. Интенсивность сигнала ЯМР выше для образцов с большей удельной поверхностью. При температурах ниже 0°С наблюдается двухфазная релаксация. К фазе А с временами релаксации Т\а порядка 10 мкс могут быть отнесены протоны ОН-

-4 -2

групп поверхности и льда. Фаза В с временем Т^ь— Ю -10 с образуется про-

тонами "подвижных" молекул воды. Увеличение влажности образца сдвигает

граничную температуру области наблюдения фазы В от -70 к -3 0° С. Содержание парамагнитных примесей снижает граничную температуру существования фазы В. Для несовершенного каолинита наблюдается еще одна фаза С с временем Т2с = 20 мс, отнесенная к молекулам воды, удаленным от поверхности. С повышением температуры от 0 до -60° С населенность р¿, растет, и число подвижных молекул воды на 1 см2 поверхности в фазе В может быть описано уравнением

lnNmot=\nN0-(\/T-]/T0)dHpIR. (3)

Значения энергии активации образования фазы dHp лежат в пределах 4,8-8,3 кДж/моль, увеличиваясь с влажностью. Значения А^ и Ц не зависят от влажности, постоянны для данного типа адсорбента и определяются только структурой поверхности. Значение Щ близко к концентрации координационно-ненасыщенных атомов кремния (KHK), которые считаются первичными центрами адсорбции. Поэтому можно считать, что фаза В образуется молекулами воды, адсорбированными на KHK. При влажности 2% и менее количество молекул воды сравнимо с количеством KHK, вся вода распределена на KHK, и населенность фазы В не растет с температурой.

Спин-решеточная релаксация. В общем случае форма кривой восстановления намагниченности также может быть представлена в виде суммы двух или трех экспонент с соответствующими характеристическими временами 7JÖ= 50-200, 7Jß= 5-50 и 0,5-1,0 мс. Обозначения фаз А и В те же. Фаза D отнесена к системе протонов, находящихся под влиянием парамагнитных включений в виде глобул окиси железа.

Для аэросила в зависимостях времени 7] от температуры 7] = /(1/77 наблюдается по одному минимуму. Положения минимумов при увеличении влажности образца q постепенно смещаются в сторону высоких температур. Этот эффект можно связать с повышением барьеров движению, сопровождающим образование сетки водородных связей. Значения 7'imin пропорциональны количеству слоев 6 адсорбированной воды. Следовательно, за релаксацию ответственна лишь малая часть молекул, число которых постоянно. Можно предположить далее, что концентрация центров релаксации п одного порядка с 14 -2

N0=l-10 см , что соответствует покрытию около 0,13 монослоя. Тогда время релаксации "изолированных" центров релаксации для аэросила равно Тц- 8 мс, что близко к значению 7]mm 9 мс, предсказываемому теорией БПП

для молекулы воды на частоте 27,5 МГц.

Отношение Т\ / Тц, в минимуме зависимости 1\ = /(1 / 7) для образцов аэросила без парамагнитных примесей меняется в пределах от 25 до 250 при изменении влажности от 2 до 15%. Согласно выдвинутой нами модели, при

низких температурах та часть молекул воды, через которые происходит релаксация, кластеризуется в основном около KHK. В кластерах средние расстояния между молекулами воды порядка их диаметра (30 нм).

Другая часть молекул воды в фазе В при малой влажности не покрывает всю поверхность, а локализована случайным образом на гидроксильных группах. Эти молекулы, по предположению, совершают случайное вращательное движение. Наблюдаемые времена Тц,, оцененные из величин второго момента Mi, для этой модели достаточно хорошо согласуются с экспериментальными данными в диапазоне температур от 0° до -80°С.

Значение энергии активации 33 кДж/моль, вычисленное из наиболее вероятных значений времен корреляции для образца 2% влажности, сравнимы по величине с значениями теплоты адсорбции первых молекул воды и равны энергии 3-4 водородных связей. Количество молекул воды, ответственны* за СРР, тоже примерно в 3-4 раза больше количества KHK. Отсюда можно сделать предположение, что за СРР ответственны кластеры из приблизительно трех молекул воды при KHK [93].

Таблица 2

N п/п Образец Ч- % Ч °С 9 моносл min MC 'min °С ь кДж/моль Е кДж/моль Ч ю-12

1 Аэро сил 2 -80 0,4 26 ±1,3 -40 2,1 ±0,6 30,6±1,6 -

2 Аэро сил 5 -80 1,0 55 ±2,8 -36 8,4±0,42 33,9±1,7 -

3 Аэро сил 9 -80 1,9 120 ±6,0 -31 10,5±0,6 38,1±1,9 -

4 Аэро сил 15 -80 3,3 230 ±11,5 -22 14,7±0,74 38,]±1,9 -

5 Li-ка олин 10 -130 5,3 3,2 ±1,6 -10 2,9±0,15 20,1±1Д 4±0,4

6 Li-ка олин 20 -130 12 5,8 ±2,9 -6 6,7±0,34 15,5±0,78 5,4 ±0,5

7 Li-ка олин 40 -130 32 13 ±0,65 1 10,9±0,55 - -

8 К-ка олин 10 - 5,3 2,3 ±0,12 -4 - 21,9±1,1 6,2 ±0,6

9 К-ка олин 24 - 12 5,0 -2 ±0,1 - 18,0±0,9 7,5 ±0,7

Связь данных метода ЯМР с данными традиционных адсорбционных измерений. Уравнения адсорбции Генри, Ленгмюра и Брунауэра, Эммета, Телпе-ра (БЭТ) 9 = /(Р, 7) связывают степень заполнения поверхности 8 с давлени-

ем Р и температурой Т. Нами из условия равновесия двух фаз - подвижной и неподвижной - выведено аналогичное уравнение состояния подвижной фазы. Предполагается, что СРР этой двухфазной системы идет через молекулы, адсорбированные на высокоэнергетических состояниях, а энергия активации подвижности молекул в высокоэнергетических состояниях, населенность подвижной фазы и время Т{ связаны с величинами 0 и Т единым уравнением. В рамках этой модели для времени СРР 7|оти справедливы уравнения, аналогичные уравнениям Генри, Ленгмюра и БЭТ.

Уравнение изотермы адсорбции паров отражает их способность к объемной конденсации при давлении паров Р, равном давлению насыщенных паров Ps. Обычно изотерму адсорбции паров описывают уравнением Брунауера, Эм-мета и Теллера (БЭТ)

9 =__. (4)

(\-Р/ PS)[\ + (C-))P/ Р,}

По аналогии уравнение для времени релаксации может быть записано в виде

0 =_СТШп'Т1ч_

V-Tlmn/Th)[\ + (C-\)T]min/Tls] где 7|у- время релаксации свободной жидкости. Обычно 7]mjn« 7J , и получается экспериментально наблюдаемая линейная зависимость 7]т;п ос 0.

Уравнения (4)-(5) могут быть также получены из условия равновесия фаз молекул, находящихся в «неподвижном» льдоподобном состоянии s, с молекулами подвижной фазы т.

Точно так же, как характер и сила взаимодействия между адсорбированными молекулами влияют на вид адсорбционной кривой, они влияют на положение графика 7]т;п = /(6;1 / Г). Если при повышении степени покрытия между молекулами действуют силы притяжения, структура подвижной фазы упрочняется, температура минимума Ттп растет. Наоборот, если действуют силы отталкивания, структура разрыхляется, Ттп снижается. Наклоны правой и левой ветвей кривой 7[ = /(1/7) зависят от характера этих сил. Поскольку измеряемая скорость СРР обусловлена только тем движением, у которого xL cccoq1 , а не всеми видами движения, как теплота адсорбции Q, значения энергии активации должны быть меньше значений Q.

Зависимость релаксации от содержания и вида парамагнитной примеси. Пропитка аэросила растворами солей железа и марганца в количествах, на 3-4 порядка меньших, чем в составе глобул, укорачивает времена 7J и 72 протонов воды на 1 -2 порядка. Кроме того, при введении ионов Fe3+ и Мп2+ вместо линейной зависимости 7J = /(q), наблюдаемой для объемной жидкости, появляется экстремальная - с минимумом при значениях влажности q = 2-5%. Положение этого минимума с увеличением концентрации ионов N смещается в об-

ласть более высоких влажностей, а значения 7j тп сокращаются от 4 до 1 мс. Отношение 7] / Ti в области высоких влажностей лежит в диапазоне 1,2 -3 и растет обратно пропорционально концентрации ионов N. В диапазоне влажностей 2-5% как в СРР, так и ССР наблюдается еще одна фаза с короткими временами Т\, 72= 0,1 - 1 мс и с теми же отношениями Т\! Tj = 1,2-3. Для образца аэросила с содержанием ионов N = 1 ■ ю'9 Мп2+/г отношение 1\! Ti=2.

Минимум на зависимости 7j = f{q) можно объяснить на основе модели Ю. В. Шулепова с уточненными нами весами фаз. Она исходит из существования быстрого обмена между протонными фазами поверхностных гидроксиль-ных групп (А), адсорбированной воды с растворенными в ней парамагнитными ионами (В) и адсорбированной воды, находящейся вблизи парамагнитных глобул (С). Для ионной формы примесей при рс = 0 скорость релаксации равна взвешенной сумме ра I Ту + р^ / Тц, вкладов фаз А и В. При изменении влажности q меняются как соотношение между населенностями, так и скорость релаксации Pb 11\ь. При условии т$<< гго1 для времен корреляции вращательного движения молекул тго[ и электронного спина т§ скорость релаксации фазы

В равна~ /(q) / R6, где R - среднестатистическое расстояние между ионами в растворе. Максимум скорости 1/ 7] наблюдается при определенном соотношении N(\-qo)J const.

При больших влажностях времена 72 и 7] протонов воды слабее зависят от дисперсии, чем предсказывается моделью. По-видимому, не учтена неравномерность распределения ионов, которая зависит от влажности, от концентрации и природы вводимого электролита. Кроме того, не выполняются соотношения 7[5 = 7725 / 6, зависимость времен электронной релаксации Tis и 725 от влажности разная. В модели не учитывается также влияние скалярного вклада в релаксацию.

Предложенная модель парамагнитной релаксации позволяет оценить концентрацию парамагнитных примесей на поверхности адсорбентов.

Из исследований ядерной магнитной релаксации в гетерогенных системах следуют выводы, важные для синтеза и поиска парамагнитных контрастирующих реагентов в ЯМРИ. Парамагнитные примеси в виде ионов ускоряют релаксацию на 1-2 порядка эффективнее, чем в виде глобул окиси железа. Для повышения эффективности окисных парамагнитных добавок желательно предельно уменьшать размеры дисперсных частиц.

Наличие нескольких фаз и пропорциональность времени Т\ содержанию воды являются характерными признаками, как для дисперсных минералов, так и для биологической ткани. Следовательно, только небольшая часть протонов, взаимодействующих с поверхностью твердого тела или макромолекулы, отвечает в том и другом случае за релаксацию. Эта часть протонов образуется, бла-

годаря особенностям структуры поверхности. Концентрация их является индивидуальной характеристикой поверхности.

В свете работ Фаткуллина Н.Ф. и Киммиха P. [R. Kimmich, N. Fatkullin. Field-cycling NMR relaxation spectroscopy and supercon fringe-field diffusion studies of polymer melts // Magnetic resonance and related phenomena. Extended abstracts of the 27 th Congress Ampere/- Kazan, Aug. 21-28, 1994. - P.74-76] инте-

i/ч

ресно обсудить частотную зависимость cc (Oq , обнаруженную экспериментально для времени релаксации в легочной ткани. Эта зависимость лежит близко к установленной этими авторами для расплавов зацепленных полимеров зависимости, лежащей в диапазоне от со(/4 Д° ®о'2 Конечно, трудно ожидать, что такая "грубая" гетерогенная среда, как биологическая ткань, состоящая из смеси разнородных по составу и молекулярному весу (мышечные волокна, жировая ткань, вода и другие клетки), может вести себя как расплавы зацепленных линейных полимерных цепей. Однако, можно попытаться найти какие-то общие закономерности в релаксационных процессах.

По теории БПП, если релаксация определяется только движением простых молекул и концевых молекулярных групп, то частотная зависимость времени у в приближении "быстрых движений" соотс«1 исчезает, в приближении "медленных движений" ю qt с »1 наблюдается зависимость Т\~ о>о> а в области {Q0tc«l следует ожидать зависимости 1\ °c©q. Таким образом, показатель степени может принимать значения от 0 до 2. Если частотная зависимость определяется движениями полимерных цепей и связанными с ними протонами

воды, то появляется частотная зависимость с дробной степенью coq . В смеси обменивающихся фаз будет наблюдаться среднее взвешенное значение 1/7] = X А' ^М • Следовательно, наблюдающиеся частотные зависимости вре-i

мени 7] биологических тканей попадают в диапазон промежуточных и медленных движений. При снижении резонансной частоты ядер в спин-решеточной релаксации начинают преобладать вклады низкочастотных движений биополимерных цепей. В случае парамагнитных растворов, как показывает анализ соотношений, приведенных выше и в разделе 2.4.2 диссертации, в отличие от высоких частот, на низких частотах нельзя пренебрегать скалярным вкладом в спин-решеточную релаксацию.

Поэтому на низких резонансных частотах относительный контраст в изображениях биологических тканей по времени 7f должен быть выше, что и наблюдается на практике. Причин тому может быть несколько.

Во-первых, на низких частотах растет чувствительность к основным гармоникам движений массивных полимерных молекул, которые могут существенно отличаться в разных типах биологических тканей. На высоких частотах

выше чувствительность к движениям на высокочастотных гармониках и к движениям концевых групп.

Следовательно, контраст по времени Т\ на высоких резонансных частотах будет снижаться.

Во-вторых, при патологических изменениях в тканях возможна деструкция полимерных молекул и образование коротких молекул с повышенными частотами движений, что приведет к появлению систем с отличающимися (более длинными) временами релаксации и к большему числу концевых групп.

В-третьих, как было показано выше, может возрасти содержание воды, что приведет к удлинению времени Т\.

В-четвертых, в области патологических изменений может резко измениться содержание парамагнитных примесей, что приведет к дальнейшей дифференциации тканей в организме по релаксационным характеристикам.

Этот анализ показывает, что низкие резонансные частоты для метода ЯМР-релаксации и релаксационной ЯМР-интроскопии могут обладать перед высокочастотными некоторыми преимуществами по части контроля и дифференциации гетерогенных биологических объектов.

Глава 3. В ЯМР-интроскопии главными взаимосвязанными задачами являются повышение чувствительности 5 = 5/ N, разрешающей способности Ах, информативности и сокращение времени экспозиции.

В этой главе на базе анализа дисперсии величин 5 и Ах показана перспективность низкочастотной ЯМР-интроскопии для контроля и диагностики. Недостаток чувствительности можно скомпенсировать за счет небольшого ухудшения разрешающей способности и большего числа накоплений, благодаря более коротким временам Т\ на низких частотах. При переходе на низкие поля уменьшается давление магнитного поля на людей и вычислительную технику, в связи с сокращением энергопотребления улучшаются стоимостные и эксплуатационные характеристики.

В диссертации получена формула, связывающая профиль слоя с формой модуляции в методах ЯМРИ, использующих переменные градиенты магнитного поля. В качестве простого и быстрого пути синтеза формы модуляции предложено использовать небольшое количество дискретных гармоник. Позже такие градиенты были применены Менсфилдом в сверхбыстрых эхо-планарном и эхо-объемном методах получения изображений.

Нами было показано, что нестабильность магнитного поля и градиентов может привести к появлению на изображениях периодических волн интенсивности. Был предложен алгоритм процедуры фильтрации этих артефактов. Один из возможных путей фильтрации состоит в том, что изменение фаз сигналов из-за нестабильности импульсов градиента в процессе съема изображения восстанавливается по изображению однородного тестового объекта, снятого в тех же условиях, что и изображение реального объекта. Затем по рассчитанным фазам производится корректировка изображения реального объекта.

Глава 4. На основе анализа чувствительности контраста к временам релаксации нами предложены новые методы повышения 7[- и Т[Т2-контраста. Параметры ЯМР: плотность спинов р, резонансная частота со о, времена Т[ и Т^, коэффициент диффузии D и скорость течения К связаны с макроскопическими характеристиками вещества и позволяют в совокупности контролировать и идентифицировать объект исследования. Изображение строят в виде карт распределения амплитуд сигнала, или непосредственно параметров T\,T2,D,V.

Одним из главных требований, предъявляемых к импульсным последовательностям в ЯМРИ, является достаточная высокая контрастная чувствительность С/ N. В частном случае контраста по времени 7J в анализе можно исходить из того, что чувствительность намагниченности Мг к малой разности времен релаксации Л1{ пропорциональна производной dMz / dT\.

Для получения контраста по времени 7} обычно применяют последовательности "насыщение-восстановление (SS)", "инверсия - восстановление (Л?)" и "стимулированное эхо (STE)". Последовательность IR дает максимум отношения CI N по времени 7J. В ЯМР-изображении на основе последовательности IR две области образца с сигналами S] = -S2 могут дать одинаковый контраст и тем самым затруднить интерпретацию результатов.

Нами было предложено использовать в ЯМРИ импульсные последовательности (DIFN) 90° - го - 180° - rj —.. .180° - г „с оптимизированными интервалами^, которые дают более высокий 7} -контраст, чем последовательности SR и STE. Сигнал ЯМР в новых последовательностях не меняет знака, и информация более надежна. Эти последовательности не нуждаются во времени отдыха для восстановления равновесного значения сигнала и могут быть сразу после окончания повторены. Они также являются фильтрами, пропускающими сигналы только с короткими временами релаксации 7J. Их полоса пропускания растет с ростом количества РЧ-импульсов. У последовательностей DJFN чувствительность к времени 7}, фильтрующие свойства и устойчивость к расстройке длительностей РЧ-импульсов повышаются с числом импульсов п. Отношение с/ш падает с ростом п. Свойства последовательностей могут оказаться выигрышными на низких частотах юр, на которых 7J-контраст выше, времена Т\ достаточно короткие, чтобы допустить более частое повторение эксперимента и большее накопление сигнала.

Часто некоторые параметры сигнала ЯМР в соседних областях объекта, например, спиновая плотность и время 7J могут совпасть. Тогда контраста по одному параметру может оказаться недостаточно для дифференциации частей объекта по ЯМР-изображению. Тогда имеет смысл попытаться получить достаточный контраст по двум и более параметрам сигнала.

В работе предложено использовать комбинации новых последовательностей с последовательностью CPMG для получения 7|'7>-контраста. Область, в

которой контраст должен быть усилен, выделяется измерением двух интервалов времени и /2 в последовательности ВШИСРМО. В течение /) сигнал достигает заданного уровня в процессе спин-решеточной, а в течение -спин-спиновой релаксации. Эти два выбранных интервала времени являются более надежными параметрами, позволяющими рассчитать времена Т\, 7> изучаемого объекта, исключить случаи совпадения амплитуд с неблагоприятными комбинациями времен 1\,Т2, и контролировать и идентифицировать объект уже по двум параметрам. Такой анализ существенно отличается от идентификации только по изображению. Появляется возможность селективного отображения параметров, что важно в контроле материалов по ЯМР-изображениям. Здесь могут быть применены также современные приемы совместной обработки изображений и распознавания образов, повышается информативность метода, что представляет интерес в приложениях.

Аналогичные подходы применяются в настоящее время при анализе состава веществ и их идентификации в спектрометрах фирмы «Брукер». Используется анализ состава одновременно по сигналам в последовательности Хана, КПМГ и спин-решеточной релаксация.

Глава 5. Известно, ЯМР отличается невысокой чувствительностью и специфичностью по сравнению с ЭПР. Обычно чувствительность ЯМР повышают, увеличивая индукцию резонансного магнитного поля Нами рассмотрена возможность повышения чувствительности и разрешающей способности с помощью нестационарного ДЭЯР и ХПЯ в низком магнитном поле. Недостатком ЯМР является также слабая специфичность. В ДЭЯР и ХПЯ информация может переноситься от высокоспецифичного электрона к системе протонов.

В экспериментах с ДЭЯР используют математические методы, программное обеспечение и методики ЯМРИ. В них косвенно, по сигналу ЯМР, поляризованному за счет взаимодействия ядер с электронами, регистрируют распределение парамагнитных примесей. Ранее в ДЭЯР использовался непрерывный метод регистрации. Его проблемой остается нерезонансное поглощение СВЧ-поля, приводящее к нагреву водных образцов. Поэтому до недавнего времени главными объектами были растворы свободных радикалов.

Импульсная техника ДЭЯР расширяет возможности метода. Появляется возможность исследовать соединения, нестабильные при высоких температурах, и соединения металлов переходных групп О5"1, , и других ионов. За счет разделения во времени СВЧ- и РЧ-полей решается проблема развязки приемного тракта от перегрузки мощным СВЧ-полем,.

После полного насыщения электронов мощным СВЧ импульсом (Z= 1) и при ДЦ характере взаимодействия протонов с электронами (£=1/2) можно в пределе усилить амплитуду сигнала для протонов в 330 раз. Для электронов со спиновыми числами Я>]/2 поляризация слабеете 25 + 1 раз. Причем усиление поляризации особенно велико на низких частотах.

Сигнал в «обычной» ЯМРИ можно описать выражением

5(0= /¿гр(г,0ехр[гу ]г ■ <5(0^1 (7)

Для сигнала в ДЯЭР-интроскопии имеем

т = К{у5 /г/)^р(г,0ехр[*у|Я •

(я)

х 2[(о>о - - ехр(-77г/Г1Я(г))]ехр[-7'£/Г2Я(?)]

где Ах = Е/(Уя/у/), 2 = (<5,2 >-5'о)/5о - электронный фактор насыщения, т-1-Тр, К - экспериментальная константа, ТЕ- время возникновения эхо и

ТК - период повторения последовательности. В случае избирательного импульса распределение возбужденных спинов по образцу определяется распределением равновесных спинов и РЧ-поля, спектром возбуждения и временем регистрации сигнала. Временная и пространственная зависимости градиентных и насыщающих СВЧ-импульсов, соответственно, учитываются выражениями ехр[г>|У • б(1')с11'] и 2[(а>о -сод),?,/]. Учтена также зависимость фактора насыщения от резонансной частоты 2(й>£)

В гетерогенном объекте время СРР определяется концентрацией парамагнитных примесей С(х,у, г) и скоростями молекулярных движений Можно экспериментально определить распределение концентрации парамагнитных примесей С(х, у, т), сочетая Т\ - и ДЭЯР-изображения (^-изображения) с изображениями по плотности р(х,у,£). В диссертации предложен алгоритм процедуры восстановления функции концентрации С(х,у,г).

Эксперименты проводились на опытном лабораторном макете ЯМР-интроскопа, работающем на частоте 850 кГц, в поле 0,02 Тл. Образец состоял

из двух ампул с раствором комплексов Сг5+ в этиленгликоле. Изображение регистрировалось с помощью метода подтягивания спинов. В условиях СВЧ-накачки амплитуда сигнала в образце, находящемся внутри СВЧ-резонатора, в 12 раз превышала амплитуду сигнала в образце, находящемся вне резонатора. ЯМР-интроскопия с использованием ХПЯ. Второй эффект, который использован для усиления ядерной поляризации, - это ХПЯ. Нами было учтено, что наибольший эффект ядерной поляризации Е = 3,6 млн был достигнут в низких полях #=12,5 мТл в реакции фотолиза циклододеканона.

Экспериментальное оборудование состояло из лабораторного макета ЯМР-интроскопа, работающего в поле 0,02 Тл; РЧ-катушки с диаметром 15 см; стеклянной колбы с кварцевым окошком, заполненной раствором циклододеканона; вольтовой дуги, служащей источником УФ-лучей; и системы линз, фокусирующих УФ-лучи в передней части раствора в колбе. Наблюдалось изображение в виде двух острых пиков с очень большой амплитудой.

Сигнал ХПЯ в изображении можно описать следующей формулой:

) = .ж/¿?р(г,/)ехр[гу \г ■ С(/')Л'] • 1п*(г) ■ Нг) ■ £(со у0,Я), (9)

где 1п1(г) - распределение интенсивности УФ-лучей, 1г(г) - коэффициент пропускания УФ исследуемой жидкостью, Е{а>цо,г) - зависящий от магнитного поля и координаты коэффициент усиления поляризации, а К- коэффициент, учитывающий аппаратурные эффекты. После сравнения интенсивностей сигналов в поляризованных и неполяризованных образцах усиление сигнала может быть оценено как 2000-10000. Потеря сигнала обусловлена поглощением УФ в линзе и жидкости и другими аппаратурными эффектами. Такое усиление равносильно повышению разрешающей способности прибора в 45-100 раз.

Оба эффекта, и ДЭЯР, и ХПЯ, связывают ядерный парамагнетизм с электронным и значительно расширяют круг изучаемых ЯМРИ объектов и явлений, включают в него физико-химические процессы с участием парамагнитных частиц и электромагнитных волн различной частоты, повышают чувствительность и специфичность метода, его диагностический потенциал.

Глава 6. В шестой главе приводится описание методов расчета и проектирования отдельных блоков ЯМР-интроскопов и другой оригинальной аппаратуры, использованной в экспериментах по ЯМР-интроскопии.

Любой ЯМР-интроскоп включает в себя магнитную систему, ЯМР-спек-трометр и измерительно-вычислительный и отображающий комплекс (ИВОК). Все основные характеристики интроскопа как измерительного прибора задаются магнитной системой. Чувствительность интроскопа растет приблизительно

пропорционально со0, а разрешающая способность Ах - как со^3. При снижении частоты ш0 в 10 раз разрешение Ах падает только чуть больше двух

раз, а потребление электроэнергии - в 100 раз. Поэтому для малых образцов необходимы высокие поля, а для больших образцов - слабые и умеренные.

Разрешающая способность ЯМР-интроскопа прежде всего зависит от качества магнитных полей, использующихся для получения ЯМР-изображения. Перечислим основные требования к этим магнитным полям:

1) относительная неоднородность магнитного поля в рабочем объеме

должна быть не хуже (1-2)- Ю-5; амплитуда линейного градиента магнитного поля должна быть такой, чтобы неоднородность поля, созданная им внутри пиксела, превышала неоднородность поля и ширину линии ЯМР объекта;

2) линейность градиентов в рабочей области должна быть не хуже нескольких процентов;

3) однородность РЧ-поля внутри приемно-передающей катушки должна обеспечивать равенство амплитуд сигнала ЯМР от всех выделенных элементов однородного объекта.

В ЯМР-интроскопии используют резистивные и сверхпроводящие магниты без экранов, с пассивными и активными экранами, постоянные магнить; и электромагниты с ярмом и наконечниками из железа.

Для проектирования магнитных систем, удовлетворяющих этим требованиям, нами была выполнена следующая работа.

Составлялись эскизные проекты магнитных систем, в которых были учтены требования к техническим характеристикам, выдвигаемые на основе изучения научной литературы и полученные в результате проведенных исследований. К ним относятся требования к типу системы, рабочему объему, габаритным размерам, массе, потребляемой мощности, сопротивлению и типу провода катушек, способу охлаждения и материалу радиаторов.

Создавались теоретические модели, и составлялись программы для расчета магнитных полей и их градиентов в воздушном зазоре от прямолинейных, круглых и седловидных катушек с током.

Следующим этапом был синтез полей заданной геометрии в рабочем объеме. Обычно используют локальный и интегральный подходы к синтезу. В локальном подходе синтез магнитных полей производят минимизацией аналитических выражений для градиентов магнитного поля по положениям катушек. В интегральном подходе производят минимизацию квадратичного функционала отклонений магнитного поля от заданного профиля в рабочем объеме. Рабочие объемы в интегральном подходе получаются значительно больше, чем в локальном подходе. Мы применяли комбинированный подход, в котором, с учетом требований эскизного проекта, на первом этапе находили начальные значения положений катушек. С ними производили минимизацию функционала на втором этапе. На третьем этапе из нескольких вариантов магнитных систем, полученных на втором этапе, отбирали варианты с минимумом потребляемой энергии, которые использовали в окончательной редакции проекта. Таким способом был рассчитан, спроектирован и изготовлен резистивный шести-секционный соленоид на поле 0,02 Тл с относительной неоднородностью

2-10-5 в рабочем объеме цилиндра диаметром 30 и длиной 40 см.

При синтезе и проектировании магнитных систем, у которых рабочий объем находится в зазоре между железными полюсами или внутри полого железного или металлического цилиндра, приходится учитывать вклад отраженных токов в профили магнитного поля. С учетом отраженных токов и конечных размеров обмоток нами модифицированы аналитические выражения для постоянного поля резистивного магнита в железном экране с ц-»<ю, а также предложены новые положения для прямоугольных катушек линейных градиентов. Варианты прямоугольных и седловидных катушек с увеличенными размерами линейной области градиента были использованы в лабораторной модели ЯМР-микроскопа на диаметр образца 20 мм, а также в ЯМР-расходомере и анализаторе состава «Недра-40» Казанского завода «Радиоприбор».

Влияние железного цилиндрического экрана на поле резистивного соленоида с четырьмя секциями было проанализировано также численными методами. Проведенные расчеты показали, что увеличение размеров однородной области может быть достигнуто в такой системе при некоторых (оптимальных)

значениях тока катушек за счет неравномерного намагничивания железа экрана и выбора размеров экрана.

3200 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800 1600

I -Ю,01045ХЧ),ОО0О6Х»

I ■ I ' I ■ I

-30 -20 -10 0

—Т—"—I—1 10 20

Рис. 1. Результаты корректировки поля соленоида: С - конфигурация поля соленоида вдоль оси до юстировки, В - поле соленоида после настройки (отклонение от однородности в области длиной 40 см на уровне 2,3 ■ 10 5); пунктирная линия - аппроксимация поля В полиномом

Влияние активных и пассивных экранов было проверено на малой экспериментальной модели резистивного соленоида с алюминиевым цилиндрическим экраном. Для этой модели были рассчитаны двойные активные экраны из дискретного набора проводников с током. Такие экраны не только уничтожают поля рабочих катушек во внешней области, но и компенсируют неоднородность поля, внесенную самими активными экранами. Уничтожение полей катушек во внешней области сопровождается уменьшением индуктивности катушек, что, в свою очередь, приводит к сокращению времени электромагнитных переходных процессов при подаче импульсов градиента.

ЯМР-изображение должно передавать без искажений распределение спинов по объему образца. Следовательно, однородность РЧ-поля в пределах объема образца внутри РЧ-катушки должна быть достаточной. Нами была изготовлена многовитковая седловидная катушка с диаметром ¡1 = 20 и длиной / = 20 см с распределением витков по косинусу из литцендрата (1000 жил). Была изготовлена и испытана многовитковая катушка типа «беличье колесо» из медной трубки диаметром 6 мм с универсальной намоткой под углом 45° к обра-

зующей цилиндра. В обоих случаях добротность катушек получилась равной 400, а область с однородным РЧ-полем занимала объем с диаметром 0,8с/.

В работе изложен также опыт разработки ЯМР-интроскопа на малый объем образца ~ ЯМР-микроскопа.

При создании ЯМР-изображения за небольшое время (минуты) перерабатывается очень большой объем информации. Информационно-вычислительный и отображающий комплекс (ИВОК) является универсальной частью любого ЯМР-интроскопа, служащей для автоматизации сбора и обработки информации. ИВОК ЯМР-интроскопа был создан на базе управляющего вычислительного комплекса СМ-4 с крейтом КАМАК, многоканального анализатора ЬР-4900, полутонового графического дисплея АЦВ СМЗ и стандартных внешних устройств. ИВОК управляет спектрометром и градиентами магнитного поля, накоплением массива выборок сигнала, предварительной обработкой сигнала, получением изображения из массива сигналов, обработкой изображений и хранением информации. Для сокращения времени эксперимента ИВОК собран как многопроцессорный комплекс с параллельной обработкой информации в нескольких блоках одновременно, с частичной взаимозаменяемостью блоков.

Для управления импульсным экспериментом ЯМР нами вместе с моими коллегами был разработан специальный программатор, т.е. генератор времяза-дающих и управляющих сигналов. Программатор в стандарте КАМАК входит в состав ИВОК, управляет избирательным РЧ-импульсом и градиентами магнитного поля, обладает многими выходными линиями. Он вырабатывает выходные сигналы, синхронизированные главным тактовым сигналом. Программатор минимально нагружает центральную ЭВМ. Программа эксперимента загружается в оперативное запоминающее устройство программатора из компьютера, после чего управление передается программатору. Большая длина слова в 24 бита, заложенная в стандарте КАМАК, и емкость ОЗУ в 256 слов, наличие трех вложенных циклов и гибкая система команд позволили получить 4 импульсных, 16 пусковых, 8 уровневых и 1 аналоговый выходные каналы.

ЯМР-микроскоп был реализован на базе постоянного магнита с полем 0,5 Тесла и зазором 39 мм. Он был снабжен однокатушечным ЯМР-датчиком с диаметром 20 мм и системой прямолинейных и седловидных градиентных катушек, расположенных вокруг образца в зазоре магнита.

Были поставлены эксперименты по получению изображений с матрицей 64x64 методом чувствительной линии. В плоском образце с помощью переменных градиентов магнитного поля выделялась линия, а постоянный градиент вдоль линии производил кодирование элементов линии по частоте. Время экспозиции 2 минуты. ЯМР-интроскопия позволяет измерять коэффициент взаимной диффузии одного вещества в другое по движению фронта растворенного вещества, помещенного в растворитель. Диффузия происходит под действием градиента концентрации. Для измерений не требуется больших градиентов, как в методе измерения диффузии методом ЯМР с импульсными градиентами, нет ограничений на коэффициент диффузии О со стороны малых значений.

Рис. 2. Блок-схема ЯМР-микроскопа

В качестве тестового эксперимента нами изучено растворение куска плексигласа в четыреххлористом углероде: ЯМР-изображения регистрировались периодически через интервалы времени М =1200 с. Диаметр образца 20 мм. Начальная форма образца - равносторонний треугольник. Измерялось движение переднего фронта растворенного вещества Ах за время А/. Растворенное вещество дает яркий сигнал. Оценка коэффициента взаимной диффузии плексигласа в четыреххлористом углероде на первой стадии проникновения молекул растворителя в полимер дает значение

£>=(Ах)2/6А/= 3 10~" мг!с, что согласуется с известными величинами

для полимеров такого класса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В диссертационной работе развивается подход, в котором система ЯМР-интроскоп - исследуемый объект рассматривается в неразрывном единстве.

2. Результаты работы представляют собой связующее звено между фундаментальными исследованиями молекулярных движений и структуры вещества методом ядерной магнитной релаксации и практическими задачами, решаемыми в области диагностики методами ЯМР-интроскопии.

3. Исследования ядерной магнитной релаксации аминокислот, водосодержа-щих гетерогенных объектов на основе дисперсных минералов, полимеров, парамагнитных растворов показали, что все параметры сигнала ЯМР в совокупности являются его индивидуальными характеристиками, позволяющими идентифицировать объект. В работе установлены закономерности магнитной релаксации, справедливые для широкого класса гетерогенных объектов, включая природные биологические объекты.

4 На низких резонансных частотах относительно выше контраст по времени релаксации Т\, ниже расходы на эксплуатацию магнитных систем, более короткие времена релаксации Т\ позволяют выполнить большее количество накоплений сигнала. Для задач, в которых не требуется высокое пространственное решение, низкочастотные ЯМР-интроскопы могут иметь лучшую технико-экономическую эффективность по сравнению с высокочастотными.

5. В работе исследована ЯМР релаксация протонов, обусловленная модуляцией тепловыми движениями молекул ДД и контактного взаимодействий между ядерными и электронными спинами. Для кристаллов аминокислот и гетерогенных систем развиты теоретические модели, связывающие характеристики сигнала ЯМР со структурой и состоянием этих веществ. Впервые развита модель спин-решеточной релаксации в молекулярных кристаллах, учитывающая характер и симметрию движения релаксаторов в потенциале окружения. Получены теоретические выражения для внутри- и межмолекулярных вкладов в скорость спин-решеточной релаксации.

6. Впервые изучена ЯМР релаксация протонов воды, адсорбированной на внешней поверхности частиц аэросила и каолинита. Построены модели спин-спиновой и спин-решеточной релаксации адсорбированной воды. Установлено наличие корреляции между термодинамическими параметрами, полученными из данных ЯМР, и адсорбционных измерений. Причина корреляции лежит в том, что за процессы адсорбции и за молекулярные движения, вызывающие процессы релаксации, отвечают одни те же взаимодействия. Впервые предложен способ оценки количества первичных центров адсорбции из температурных зависимостей времен релаксации и населенно-стей фаз. Исследовано влияние вида парамагнитной примеси и ее дисперсности на скорость спин-решеточной релаксации. Предложена методика оп-

ределения концентрация парамагнитных примесей в адсорбированной воде по зависимости времени 7} от влажности образца.

7. В работе исследована контрастная чувствительность методов получения ЯМР-изображений, основанных на измерении времен релаксации. Впервые предложены новые импульсные последовательности для повышения Т\ - и 7] Т-1 -контраста, а также методика дифференциации объектов одновременно по временам СРР и ССР.

8. В диссертации теоретически и экспериментально показана возможность повышения отношения сигнал/шум более чем на порядок и чувствительности характеристик сигнала в ЯМРИ к более широкому набору специфических физико-химических свойств объектов с помощью методов ДЭЯР и ХПЯ.

9. В работе проанализировано влияние формы радиочастотных избирательных импульсов, движения образца, нестабильности магнитного поля и импульсных градиентов на профиль слоя и качество ЯМР-изображений. Впервые предложена форма модуляции градиентов магнитного поля, состоящая из суммы дискретных гармоник с заданными амплитудами. Она позволяет ослабить боковые полосы профиля слоя и фон ЯМР-изображения и ускорить затухание переходных процессов в магнитной системе. Впервые предложен метод анализа артефактов в ЯМР-изображении, обусловленных нестабильностью параметров импульсных градиентов, который позволяет установить характеристики артефактов изображения для последующей его коррекции.

10. В работе применены для создания реальных устройств локальные и интегральные расчетные модели анализа и синтеза магнитных систем с заданными свойствами, включая модели расчета соленоидов, градиентных и корректирующих катушек прямоугольной и седловидной формы, в том числе с активными экранами и пониженной индуктивностью, в условиях работы в воздушном зазоре и вблизи проводящих магнитных и диамагнитных экранов.

11. Для повышения эффективности ЯМР-интроскопии в диссертации использован метод построения ЯМР-интроскопов, как автоматизированных систем научных исследований, снабженных мощными управляющими вычислительными комплексами, включающими центральный и специализированные процессоры и устройства связи с внешними объектами.

Разработанные на основе теоретических и экспериментальных исследований модели релаксации, приборы и методы являются научной основой решения задач ЯМР-интроскопии на всех этапах от этапов проектирования узлов интроскопов до этапов проведения измерений и интерпретации результатов.

Основные публикации по теме диссертации

1. Бильданов М М. Характер поворотного движения молекул и магнитная релаксация в твердых телах / М. М. Бильданов, М Р Зарипов, Н. К Андреев; АН

СССР. Казанский физ.-тех. ин-т; Казанский гос. пед. ин-т. - Казань, 1973. - 51

е.: ил. - Библиогр.: 46 назв. - Деп. в ВИНИТИ, 1973, № 5730.

2. Бильданов M. М. Влияние симметрии молекул на скорость магнитной релаксации ядер в твердых телах / M. М. Бильданов, М. Р. Зарипов, Н. К. Андреев // ФТТ. - 1973. - Т. 15. вып. 7. - С. 2253 - 2255.

3. Бильданов M. М. Магнитная релаксация, обусловленная межмолекулярными ди-поль-дипольными взаимодействиями ядер в твердых телах / M. М. Бильданов, М. Р. Зарипов, Н. К. Андреев//ФТТ,- 1975.-Т. 17,вып. 6.-С. 1880- 1882.

4. Зарипов М. Р. Водородная связь и ЯМР-релаксация в твердых телах / М. Р. Зарипов, Н. К. Андреев, M. М. Бильданов // ФТТ. - 1975. - Т.17, вып. 8. - С. 2481 - 2483.

5. Зарипов М. Р. Характер движения и магнитная релаксация в кристаллическом фенилаланине / М. Р. Зарипов, Н. К. Андреев, M. М. Бильданов // ФТТ. - 1976. -Т. 18,вып. 2.-С. 598-600.

6. Зарипов М. Р. Влияние окружения на неэкспоненциальность ЯМР-релаксации трехспиновых групп / М. Р. Зарипов, Н. К. Андреев, M. М. Бильданов // ФТТ. - 1976. - Т. 18, вып. 3. - С. 885 - 887.

7. Зарипов М. Р. Молекулярные движения и ЯМР-релаксация в твердых телах / М. Р. Зарипов, Н. К. Андреев, M. М. Бильданов // Магнитный резонанс: сб. статей / под ред. А. Г. Лундина. - Красноярск: ИФ СО АН СССР, 1977. - С. 57 - 62.

8. Еникеева Г. Р. Изучение молекулярных движений в системе аэросил-вода / Г. Р. Еникеева, Ф. Д. Овчаренко, А. Г. Братунец, М. Р. Зарипов, Н. К. Андреев // ДАН СССР, - 1979.-Т. 246,№ 1.-С. 136- 139.

9. Андреев Н. К. Термодинамические характеристики сорбированной жидкости и данные ЯМР / Н. К. Андреев, Г. Р. Еникеева, М. Р. Зарипов // Радиоспектроскопия твердого тела: сб. научи, тр. / ИФ СО АН СССР. - Красноярск, 1979.-С. 155- 166.

10. Еникеева Г. Р. Подвижность молекул воды на поверхности непористых сорбентов / Г. Р. Еникеева, М. Р. Зарипов, А. Г. Братунец, Н. К. Андреев // Радиоспектроскопия: Сб. научн. тр. / Пермь: ПГУ, - 1980. - С.185 - 189.

11. Еникеева Г. Р. Исследование влияния парамагнитных примесей на релаксацию протонов воды, сорбированной аэросилом / Г. Р. Еникеева, М. Р. Зарипов, А. Г. Братунец, А. Г., Овчаренко Ф. Д., Андреев Н. К. // Коллоидный журнал. - 1980. - Т. 42, Вып. 1. - С. 120 - 123.

12. Еникеева Г. Р. Магнитная релаксация протонов воды, адсорбированной на поверхности каолинита / Г. Р. Еникеева, Н. К. Андреев, М. Р. Зарипов, А. Г. Братунец // Укр. физ. журн. - 1980. - Т. 25, вып. 11. - С. 1802 - 1805.

13. Андреев Н. К. Ядерная магнитная релаксация трехспиновых систем в твердых телах / Н. К. Андреев, М. Р. Зарипов // Радиоспектроскопия' материалы VI Все-союзн. школы по магнитному резонансу, Пермь, июнь 1979 г. -Пермь: Изд-во ПГУ, 1981.-С. 101-105.

14. Еникеева Г. Р. Подвижность молекул воды, адсорбированной на поверхности каолинита / Г. Р. Еникеева, Н. К. Андреев, А. Г. Братунец, М. Р. Зарипов // Укр. хим. журн. - 1981. - Т. 47, вып. 3. - С. 270 - 274.

15. Зарипов М. Р. Простой ЯМР-интроскоп для малого объема / М. Р. Зарипов, Р. Ф. Хасанов, Н. К. Андреев // Тез. Всесоюзн. науч.-техн. конф., Львов, 1983. М.: ЦП НТО Приборпром, 1983. - С. 121 - 122.

16. Андреев Н. К. ЯМР-интроскоп: проблема создания основного магнитного поля / Н. К. Авдреев, М. Р. Зарипов, Р. Ф. Хасанов // Радиоспектроскопия: сб. научн. тр. / Перм. гос. ун-т. - Пермь, 1985. - С. 287 - 290.

17. Зарипов М. Р. Вычислительно-отображающий комплекс ЯМР-интроскопа / М. Р. Зарипов, Н. К. Андреев, Р. Ф. Хасанов // Радиоспектроскопия: межвуз. сб. научн. тр. - Пермь: Изд-во ПГУ, 1985. - С. 291 - 297.

18. Зарипов М. Р. Ввод комплексного сигнала ЯМР в ЭВМ через один АЦП / М. Р. Зарипов, Р. Ф. Хасанов, Н. К. Андреев // Материалы IX Всесоюзн. школы по магнита, резонансу, Кобулети, окт. 1985 г. - Пермь: Изд-во ПГУ, 1987. - С. 303 -306.

19. Зарипов М. Р. Программатор в стандарте КАМАК для ЯМР-интроскопа / М. Р. Зарипов, Р. Ф. Хасанов, Н. К. Андреев // Радиоспектроскопия: межвуз. сб. науч. тр. / Пермский ун-т. - Пермь, 1987. - С. 330 - 334.

20. Андреев Н. К. ЯМР-интроскопия. Влияние формы модуляции градиентов магнитного поля на профиль слоя / Н. К. Андреев, М. Р. Зарипов, Р. Ф. Хасанов // Радиоспектроскопия: межвуз. сб. науч. тр. / Пермский гос. ун-т. - Пермь, 1989. -С. 157- 161.

21. Андреев Н. К. ЯМР-интроскопия с использованием нестационарного эффекта Оверхаузера / Н. К. Андреев, Б. М. Одинцов, К. Л. Аминов и др. // Журнал прикл. спектроск. - 1994. - Т. 60. - С. 124 - 130.

22. Andreev N. К. NMR imaging using DNP and CIDNP / N. К. Andreev, В. M. Odintsov, К. L. Aminov // Magnetic Resonance and Related Phenomena: Ext. abstr. of the 27 Congress Ampere, Kazan, Aug. 21-28, 1994. - Kazan: КРП, 1994.-P. 696.

23. Andreev N. K. Pulse sequences for Tj measurement and contrast enhancing in NMR imaging / N. K. Andreev, A. M. Hakimov, D. Sh. Idiyatullin // Proc. of the Intern. Conf. on Measurement, Smolenice, Slovak Republic, 1997, May 29-31. -Bratislava, 1997. - P. 167 - 170.

24. Andreev N. K. Pulse sequences for Т|Тг measurement and contrast enhancing in NMR imaging / N. K. Andreev, A. M. Hakimov, D. Sh. Idiyatullin // Proc. of the Intern. Conf. on Measurement, Smolenice, Slovak Republic, 1997, May 29-31. -Bratislava, 1997.-P. 171 - 173.

25. Андреев H. К. Создание магнитных полей с заданной пространственно-временной зависимостью / Н. К. Андреев // Материалы 2 Междунар. симп.

ЯЦЛ&5Л

по энергетике, окружающей среде и экономике, г. Казань, сент. 1998. зань: Изд-во КФМЭИ, 1998. - Т. 2. - С. 102 - 105. 2006 4

26. Андреев Н. К. Импульсные последовательности для усилен--—

контрастов в ЯМР-шпроскопии / Н. К. Андреев, А. М. Хакимо 1 'З О /С Л туллин // ПТЭ. -1998. - № 2. - С. 114 - 119. UU

27. Андреев Н. К. Термодинамика адсорбции и ЯМР релаксация /1

Р. Еникеева // Материалы 2 Междунар. симпозиума по Энергетике, окружающей среде и экономике, Казань, сент. 1998. - Казань: КФМЭИ, 1998. - Т. 2. - С. 72 - 75.

28. Andreev N. К. New pulse sequences for Tp and Tj/ T2- contrast enhancing in NMR imaging / N. K. Andreev, A. M. Hakimov, D. Sh. Idiyatullin // Magn. Reson. Imaging. - 1998. - Vol. 16, N 8. - P. 981 - 987.

29. Андреев H. К. Влияние случайных переходных процессов в магнитной системе MP-томографа на артефакты ЯМР-изображения / Н. К. Андреев // Проблемы энергетики. - 1999. - № 11/12. - С. 89 - 93. - (Известия высш. учеб. заведений).

30. Andreev N. К. NMR imaging using proton-electron Overhauser and chemically induced dynamic nuclear polarization effects / N. K. Andreev // Proc. of the 3 Intern. Conf. on Measurement, Smolenice, Slovak Republic, 2001, May 14-17. - Bratislava, 2001. - P. 77 - 80.

31. Андреев H. К. Магнитная система с заданной геометрией поля / Н. К. Андреев, А. Н. Цветков // Проблемы энергетики. - 2001. - № 3/4. - С. 76 - 84. -(Известия высш. учеб. заведений).

32. Андреев Н. К. Активное магнитное экранирование с помощью дискретного набора токов / Н. К. Андреев, А. Н. Цветков // Проблемы энергетики. - 2001. - № 5/6. - С. 103 - 110. - (Известия высш. учеб. заведений).

33. Андреев Н. К. Методы и приборы низкочастотной релаксационной ЯМР-интроскопии: научное издание / Н. К. Андреев. - Казань: Казан, гос. энерг. ун-т, 2003. - 288 с.

34. Андреев Н.К. Диффузия магнитной энергии и спин-решеточная релаксация в молекулярных твердых телах / Н. К. Андреев // Проблемы энергетики. -2004. - № 9/10. - С. 75 - 79. - (Известия высш. учеб. заведений).

35. Андреев Н. К. ЯМР-расходометрия и анализ в современных технологиях / Н. К. Андреев. - Казань: Казан, гос. энерг. ун-т, 2004. - 104 с.

Изд. лиц. № 00743 от 28.08.2000 г.

Подписано к печати 12.09.2005 г. Формат 60x84/16

Гарнитура «Times» Вид печати РОМ Бумага офсетная

Физ.печ.л. 2.0 Усл.печ.л. 1.86 Уч.-издл. 2.0

Тираж 100_Заказ № 2g27_

Типография КГЭУ, 420066, Казань, Красносельская, 51

Введение.

Глава 1. Тепловые движения и спин-решеточная релаксация координированных групп атомов в кристаллических аминокислотах.

Введение.

1.1. Спин-решеточная релаксация, обусловленная модуляцией диполь-дипольных взаимодействий ядерных спинов тепловыми движениями молекул и их фрагментов.

1.1.1. Гамильтониан системы.

1.1.2. Матрица плотности. Функции корреляции.

1.1.3. Характер поворотного движения молекул и магнитная релаксация ядер в твердых телах.

1.1.4. Межмолекулярные вклады в релаксацию.

1.1.5. Эффекты кросс-корреляций в спин-решеточной релаксации трехспиновых систем.

1.2. Подготовка образцов и методика измерений

1.2.1. Исследованные молекулярные кристаллы.

1.2.2. Выращивание монокристаллов.

1.2.3. Установка кристаллов.

1.2.4. Методика эксперимента и ошибки измерения.

1.3. Экспериментальные результаты.

1.3.1. Релаксация в сульфаминовой кислоте.

1.3.1.1. Обсуждение.

1.3.1.2. Неэкспоненциальность релаксации во вращающейся системе координат.

1.3.2. Анизотропия релаксации в глицине.

1.3.3. Релаксация в аланине.

1.3.4. Релаксация в валине.

1.3.5. Характер движения и магнитная релаксация ядер в кристаллическом

L-фенилаланине.

1.3.6. Межмолекулярная спиновая диффузия.

1.3.6.1. L-цистеин.

1.3.6.2. L-метионин.

1.3.7. Анализ итогов исследования эффектов кросс-корреляций и спиновой диффузии.

Глава 2. Магнитная релаксация протонов воды, адсорбированной на поверхности непористых дисперсных минералов.

2.1. Общая характеристика исследованных дисперсных минералов.

2.1.1. Строение гидратного покрова аэросила.

2.1.2. Структура и некоторые физические свойства каолинитов

2.2. Методика приготовления образцов дисперсных минералов.

2.3. Модели релаксации адсорбированной жидкости.

2.3.1. Спин-спиновая релаксация.

2.3.2. Спин-решеточная релаксация.

2.3.3. Связь термодинамических и релаксационных параметров адсорбированной жидкости.

2.4. Зависимость релаксации от содержания воды, адсорбированной на аэросиле.

2.4.1. Определение концентрации первичных центров адсорбции

2.4.2. Система аэросил-вода. Зависимость релаксации от содержания и вида парамагнитной примеси.

2.4.2.1. Влияние парамагнитных примесей на ядерную магнитную релаксацию в растворах. Теория.

2.4.2.2. Влияние парамагнитных примесей на ядерную магнитную релаксацию адсорбированной жидкости. Теория.

2.4.2.3. Система аэросил - вода - парамагнитные примеси.

Обсуждение, а) Влияние примеси окиси железа. б) Влияние примесей в ионной форме.

2.4.3. Магнитная релаксация протонов воды, адсорбированных на поверхности каолинита.

2.5. Роль воды в биологических системах.

2.5.1. Спин-решеточная релаксация.

2.5.2. Спин-спиновая релаксация.

Глава 3. Некоторые методики получения ядерно-магнитно-резонансных изображений.

Введение. Принципы интроскопии ядерного магнитного резонанса

3.1. ЯМР-интроскопия в умеренных и слабых полях.

3.1.1. Умеренные и слабые поля.

3.1.2. Напряженность магнитного поля и качество изображения

3.1.3. Влияние времен релаксации.

3.1.4. Контраст.

3.1.5. Факторы, влияющие на стратегию сбора информации.

3.1.6. Стратегия сбора данных.

3.1.7. Искажения.

3.1.8. Факторы, обусловленные технологией.

3.1.9. Технологические и экономические факторы, состояние рынка

3.1.10. Ограничения при внедрении и стоимость.

3.2. Динамика спинов в импульсных методах получения изображений

3.2.1. Влияние формы модуляции градиентов магнитного поля на профиль слоя.

Ф 3.2.2. Форма радиочастотного импульса и селективное возбуждение

3.3. Влияние нестабильностей магнитного поля на качество

ЯМР-изображений.

Глава 4. Импульсные последовательности для усиления Тх - и

Тх Т2 - контраста в ЯМР-интроскопии.

4.1. Теория. Контраст по времени Т\.

4.2. Поперечная релаксация. Т^- контраст.

4.3. Результаты и обсуждение.

Выводы.

Глава 5. Повышение чувствительности ЯМРИ. ЯМР-интроскопия с % использованием электронно-ядерного эффекта Оверхаузера и химически индуцированной поляризации ядер.

Введение.

5.1. ДЭЯР-интроскопия. Основные принципы.

5.2. Чувствительность и разрешающая способность ЯМР-интроскопии с применением ДЭЯР.

5.2.1. Эксперимент.

5.3. ЯМР-интроскопия с использованием ХПЯ.

5.3.1. Механизм радикальных пар в реакции

5.3.2. Векторная модель.

5.3.3. Низкие поля.

5.3.4. Бирадикалы.

Ь 5.3.5. Фотохимическое разложение насыщенных кетонов.

5.3.6. Эксперимент по получению ХПЯ-изображений.

Глава 6. Методы проектирования и реализация узлов

ЯМР-интроскопов.

6.1. Методы проектирования магнитных систем.

6.1.1. Виды магнитных систем.

6.1.2. Общая постановка задачи расчета соленоида.

6.1.3. Аналитический метод расчета соленоида в магнитном экране в линейном приближении.

6.1.4. Приближенный метод расчета поля соленоида в железном экране.

6.1.5. Интегральный подход в синтезе поля заданной конфигурации.

6.1.6. Методы расчета градиентных катушек.

6.1.7. Резистивный шестисекционный соленоид.

6.1.8. Радиочастотные катушки.

6.2. Синтез полей заданного пространственного профиля с учетом отражения ф от полюсов.

6.2.1. Отраженные магнитные поля прямолинейных токов.

6.2.2. Синтез полей заданного пространственного профиля. Прямоугольные катушки.

6.2.2. Активное магнитное экранирование и синтез магнитных полей. ф 6.3. ЯМР-интроскоп на малый объем образца.

6.3.1. Обоснование выбора резонансной частоты.

6.3.2. Вычислительно-отображающие комплексы ЯМР-интроскопов.

6.3.3. Программатор в стандарте КАМАК для ЯМР-интроскопа

6.3.4. Программное обеспечение интроскопа.

6.3.5. Спектрометр.

6.3.6. Магнитная система.

Выводы.

Актуальность темы. Благодаря своей информативности ядерный магнитный резонанс (ЯМР) широко используется в науке для исследования структуры вещества и молекулярной подвижности, в мониторинге окружающей среды, в технике и производстве - для неразрушающего контроля. Быстро развивается интроскопия на основе метода ЯМР (ЯМРИ) [1-21].

Интроскопия, или внутривидение - это совокупность физических методов, предназначенных для визуализации внутренней структуры объектов, явлений и процессов в гетерогенных оптически непрозрачных телах и средах.

Различают стационарные и импульсные методы регистрации сигнала. Импульсные методы обеспечивают получение более высоких потоков информации и поэтому в последнее время стали доминирующими. В импульсных методах непосредственно измеряемыми величинами являются зависимость амплитуды сигнала ЯМР от времени S(t) и резонансная частота со о- Наблюдаемыми величинами, определяемыми через измеряемые косвенно величины и дополнительную информацию с помощью теоретических моделей, являются плотность спинов р, и химический сдвиг о, времена спин-решеточной релаксации (СРР) Т[, 7]р и спин-спиновой релаксации (ССР) , коэффициент диффузии D молекул и скорость течения жидкости V. Эти величины отражают индивидуальные "паспортные" свойства вещества, тесно связанные с его другими физико-химическими свойствами. Наблюдения, контроль состояния и диагностику объектов можно производить по отдельным признакам и их совокупности: по характерным значениям или распределениям измеряемых и наблюдаемых величин объекта на основе теоретических моделей, связывающих эти величины с другими физико-химическими и биологическими свойствами, характеризующими свойства и состояние объекта.

Ввиду чувствительности к насыщенности жидкостью и к временам релаксации, неинвазивности, а также относительной безвредности, ЯМРИ используется в медицинской диагностике и материаловедении [22, 23]. Ежегодно появляются методики измерений, открывающие новые возможности метода. Обнаружена способность ЯМРИ давать информацию о функциях головного мозга [24 - 26].

Однако результаты исследования этим методом в силу его малой «специфичности» считаются недостаточными для постановки диагноза о состоянии объекта исследования. В то же время возможности метода ЯМРИ как метода наблюдения, определения характеристик и контроля качества объекта еще далеко не исчерпаны. Проблема повышения информативности и диагностического потенциала ЯМРИ является комплексной. Она выдвигает новые требования к методам проектирования и конструирования ЯМР-интроскопов, стимулирует развитие теоретических моделей объектов диагностики, а также ставит задачу разработки новых и усовершенствования существующих методов измерений.

Широкому внедрению ЯМРИ в практику в качестве средства контроля препятствует также отсутствие широкого выбора недорогих приборов различного назначения, обладающих достаточной чувствительностью, разрешающей способностью и быстродействием.

В нашей стране работы по ЯМРИ были начаты примерно двадцать пять лет назад в НИИ КП (Москва) и ОКБ "Маяк" (Пермь), в КФТИ РАН (Казань), в С.-Петербургском госуниверситете и НИИ "Домен" (С.-Петербург), в ИФП РАН (Москва) и в ИПХФ РАН (Черноголовка, Московская обл.).

Большая группа задач связана с инженерно-техническими проблемами, возникающими при создании аппаратуры. Переход от релаксационной спектроскопии к интроскопии ЯМР сопряжен с преодолением ряда проблем.

Релаксационная спектроскопия имеет дело с образцами диаметром порядка 5-10 мм. Датчик ЯМР размещается в зазоре магнита шириной 20 - 50 мм. Для наблюдения ЯМР используется магнитное поле с относительной неоднородностью порядка 1 м. д. (Ю-6). В объеме образца малых размеров такое поле научились получать еще в 50-е годы 20 века. ЯМРИ имеет дело с образцами размером до 0,7 м. Получение однородных магнитных полей в большом объеме - это новая большая техническая задача. Она связана с расчетом, проектированием и изготовлением прецизионных магнитных систем с зазором около 1 м и более. Магнит должен быть снабжен системами механической юстировки элементов с точностью не хуже 0,1 мм и электрической корректировки однородности магнитного поля с помощью набора катушек с током. Необходимо иметь источники питания постоянного тока с мощностью 10-100 кВт. Для пространственного кодирования сигналов ЯМР образца требуется создать систему катушек генерирования линейных градиентов магнитного поля в трех взаимно-перпендикулярных направлениях в объеме образца и импульсные источники питания к ним с достаточной величиной токов. Естественно, изменяются и размеры передающих и приемных катушек с однородным РЧ-полем для возбуждения и регистрации сигнала ЯМР в больших объемах.

Методы ЯМРИ можно разделить на спектроскопические и релаксационные. В локальной спектроскопии регистрируют спектры в выбранной об ласти (области интереса) объекта. В релаксационной ЯМРИ регистрируют спиновые изображения выделенных слоев объекта на разных этапах эволюции спиновой системы, выведенной из равновесного состояния. Наиболее простым методом измерения является регистрация амплитуды сигнала ЯМР Я ос сразу после возбуждения, где р - плотность спинов, а V - объем выделенной области. Изображение по плотности позволяет отличить и идентифицировать один объект от другого по контурам и характерному распределению яркости. Когда считывание выборок сигнала производят по истечению некоторого времени эволюции, получается взвешенное по параметру изображение. Чаще всего используют Т\- или 72-взвешенные изображения. Из набора взвешенных изображений, поэлементно вычисляют и строят карты пространственного распределения исследуемого параметра. Полученные карты называют, соответственно, 7]-, 72-, Г>-, К-изображениями.

В свете сказанного, к теоретическим проблемам относятся усовершенствование существующих и создание новых моделей, связывающих характеристики сигнала ЯМР объекта с его структурой и подвижностью молекул. Наиболее сложны гетерогенные биологические объекты, содержащие молекулы воды и белков. В биоструктурах можно выделить твердую и жидкую фазы и фазу адсорбированных молекул. Актуальна проблема изучения и разработки новых моделей ядерной магнитной релаксации в отдельных составных частях биологических объектов.

Длительное время исследования по ядерной магнитной релаксации в твердых телах и адсорбированной жидкости опирались на теорию Бломберге-на, Парселла и Паунда (БПП), разработанную для изотропного диффузионного движения молекул простых жидкостей. При этом не учитывали анизотропию, характер и симметрию движения молекулы и ее окружения. Результаты для гетерогенных сред объясняли наличием непрерывных распределений времен корреляции. Иногда исключалась возможность дискретных распределений. Все это приводило к неверной интерпретации результатов измерения.

Методические проблемы обусловлены рядом причин. ЯМР обладает относительно слабой чувствительностью (отношением сигнал/шум, Я / N), которое обусловлено малым магнитным моментом ядер. Использование сильных полей (больших резонансных частот) для повышения чувствительности сопровождается резким ростом мощности магнитной системы интроскопа, трудностями охлаждения и эксплуатации. Магнитные поля оказывают определенное влияние на обслуживающий персонал и на вычислительную технику. Одним из выходов является использование низких полей. ЯМР в низких полях, несмотря на относительно низкую чувствительность и разрешающую способность, имеет ряд преимуществ: меньше артефакты, вызванные движениями образца, отсутствуют искажения, обусловленные химическими сдвигами, относительно высок Т\ -контраст. Качество изображений достаточно для диагностики, а стоимость аппаратуры и эксплуатационные расходы более низкие.

Хотя слабая чувствительность является серьезным недостатком низкочастотной ЯМРИ, тем не менее, есть пути его устранения. В решении задачи повышения чувствительности метода основными направлениями могут быть применение приемов повышения поляризации спинов и накопления сигнала с одновременным сокращением времени эксперимента.

Повышение контрастной чувствительности {С/Щ также является одной из важных задач ЯМРИ. Положим, что нужно получить изображение с контрастом по параметру X. Здесь X = р, Т\, ?2 > • Повышение контраста связано с увеличением величины (с1М / с1Х)АХ, где М — намагниченность, АХ— разность значений параметра X в соседних областях изображения. Следовательно, необходим поиск импульсных последовательностей с повышенной чувствительностью йМ / с1Х к измеряемому параметру.

Одним из направлений повышения диагностического потенциала ЯМРИ является выявление и усиление чувствительности метода к интересующим исследователя специфическим свойствам объекта, которую назовем специфичностью. Здесь могут помочь результаты по усовершенствованию моделей ядерной магнитной релаксации, а также приемы переноса полезной информации от более чувствительных зондов к резонансным спинам. Идея понятна из рассмотрения выражения с1М / с1Х = (с1М / £/У)(йГГ / с1Х) для чувствительности к измеряемому параметру X, где У — например, давление, температура, энергия активации, концентрация примесей и дефектов, содержание воды и т.д. Появление информации о специфической чувствительности измеряемого параметра с1У / <ЗХ расширяет пространство признаков для диагностики.

Группа задач связана с несовершенством аппаратуры и методик измерения, например, с конечным временем фронтов импульсов градиента и нестабильностью аппаратуры, наличием в сигнале нежелательных составляющих, что в конечном итоге приводит к артефактам, инструментальным и методическим погрешностям. Здесь основное направление решения задач — поиск аппаратурных и программно-математических приемов ослабления этих эффектов.

Объект исследования. Объект исследования диссертации - приборы и методы низкочастотной релаксационной ЯМР-интроскопии.

Предмет исследования. В работе рассматриваются проблемы повышения чувствительности, информативности и диагностического потенциала импульсных и релаксационных методов низкочастотной ЯМР-интроскопии.

В качестве резонансного ядра выбрано ядро одного из наиболее распространенных элементов в природе — водорода, протон 1 Н, с большим гиромагнитным отношением. Водород входит в структуру биополимеров и воды. Биологические объекты примерно на 70% состоят из воды.

Разрешающая способность ЯМРИ определяется размерами Ад;,Ду,Дг минимального объема образца, с которого с отношением сигнал/шум £7Л^ > 1 может быть зарегистрирован сигнал ЯМР. В свою очередь отношение сигнал/шум, или чувствительность, растет пропорционально резонансной частоте со о = уЯ0, где #о — напряженность постоянного магнитного поля. Поэтому для исследования малых образцов ЯМР-микроскопами необходимы сильные поля, а для исследования больших образцов - относительно слабые поля.

ЯМР-интроскопы для больших объектов условно можно разделить на три типа: 1) высокополевые (от 0,5 до 2Тл и выше) с сверхпроводящими соленоидами, 2) среднеполевые (0,1-0,5 Тл), использующие магниты резистивные, ре-зистивные с ферромагнитным экраном, постоянные магниты и электромагниты, 3) низкополевые (0,02-0,08 Тл). Для ЯМР-микроскопов эти градации сдвигаются в сторону высоких полей. Так, например, поле с индукцией 0,5 Тл для ЯМР-микроскопов можно считать низким.

Цели и задачи диссертации. Решаемую в данной диссертации комплексную проблему можно сформулировать следующим образом: " Создание научных основ методов и принципов проектирования приборов низкочастотной релаксационной ЯМР-интроскопии Эту проблему можно разделить на ряд следующих задач:

1) изучение закономерностей ЯМРР протонов в гетерогенных объектах и их составных частях; установление связи релаксационных характеристик с физико-химическими свойствами; разработка новых и усовершенствование существующих моделей релаксации;

2) разработка импульсных последовательностей для получения изображений с усиленным контрастом по отношению к временам ЯМР релаксации;

3) исследование и разработка методов повышения чувствительности, разрешающей способности и информативности низкочастотной ЯМРИ за счет применения двойного электронно-ядерного резонанса (ДЭЯР) и химической поляризации ядер (ХПЯ);

4) исследование причин и разработка способов ослабления артефактов в процессе получения ЯМР-изображений;

5) обоснование принципов проектирования и формулировка технических требований к ЯМР-интроскопам;

6) решение основных инженерно-технических проблем по синтезу постоянных, импульсных и радиочастотных магнитных полей заданной геометрии в рабочей области;

7) создание измерительно-вычислительного и отображающего комплекса;

8) реализация проектов и создание лабораторной модели ЯМР-микроскопа.

На основе выполненных автором исследований разработаны теоретические положения, совокупность которых можно квалифицировать как новое крупное достижение в развитии низкочастотной релаксационной ЯМР-интроскопии.

Рассмотрим более подробно по пунктам цели и задачи диссертации.

1) В зависимости от состава и фазового состояния гетерогенных образцов потенциал окружения молекул может изменяться от кристаллического с дальним порядком до жидкостного - с ближним порядком. Одна фаза от другой отличается прежде всего подвижностью: характером, симметрией и скоростью теплового движения молекул, что приводит к различию времен релаксации. Поэтому релаксация в гетерогенных системах многоэкспоненциальна. Каждой постоянной времени приписывают свою фазу. Однако благодаря химическому обмену и спиновой диффузии, спиновые фазы не совпадают с термодинамическими фазами. Особенность релаксации спиновых систем такова, что релаксация многоэкспоненциальна не только в многофазных системах, но и в многоуровневых системах спинов с квантовым числом / > 1 / 2, а также в многоспиновых системах с I - 1/2 и анизотропным движением. Внешне эти процессы похожи. Одна из фаз гетерогенного объекта может состоять из таких многоспиновых систем с неэкспоненциальной релаксацией. Однозначно интерпретировать результаты в этом случае сложно. Поэтому вопросы динамики гетерогенных и многоспиновых систем нуждаются в дополнительном изучении.

При анализе релаксационных процессов удобно разделять спины на центры релаксации - релаксаторы, наиболее сильно связанные с решеткой, через которые идет сток энергии в решетку, и взаимодействующие с ними остальные спины. Для диамагнитных тел с одним лишь ядерным парамагнетизмом, релаксаторами могут явиться координированные группы атомов, обладающие вращательной или трансляционной подвижностью. Эта группа релаксаторов может состоять из одного, двух, трех и более спинов. К таким можно отнести концевые группы атомов и молекулы воды на поверхности твердого тела. Другую большую группу релаксаторов составляют контактирующие со спинами ядер спины электронов парамагнитных примесей. Примеси могут входить в решетку адсорбента, находиться на границе раздела фаз, а также раствориться в адсорбированной жидкости. Встречаются также ионы в составе примеси глобул окислов железа и марганца на поверхности адсорбента. В работе роль каждого релаксатора рассматривается раздельно.

Теоретические проблемы, подлежащие решению. Для магнитного резонанса протонов со спином 7=1/2 главными являются диполь-дипольные (ДД) взаимодействия ядерных спинов между собой и с электронными спинами, а также скалярные электронно-ядерные взаимодействия. Модуляция этих взаимодействий тепловыми движениями молекул приводит к спин-спиновой и спин-решеточной релаксации ядер. В данной работе в основном рассматривается ДД механизм релаксации. Центральным вопросом является влияние симметрии молекул и их фрагментов, характера и симметрии их тепловых движений на скорости спин-решеточной и спин-спиновой релаксации протонов.

В органических молекулах часто встречаются метильные группы и аминогруппы, совершающие повороты вокруг оси С3. В процессе поворота группы три протона движутся коррелированно, как единое целое. Поэтому встает вопрос о влиянии коррелированности движения на ход магнитной релаксации.

Необходимо также рассмотреть влияние характера и симметрии потенциала окружения на магнитную релаксацию протонов воды, адсорбированной на поверхности твердого тела. Под влиянием неподвижной непроницаемой поверхности этот потенциал может носить "асимметричный" характер. При нормальных и низких температурах у адсорбированных молекул воды, скорее всего, вращательное движение может стать анизотропным, а трансляционное движение — ограниченным. По мере заполнения молекулами воды адсорбента влияние поверхности слабеет, характер и симметрия потенциала окружения и подвижности становятся такими, как у жидкости. Изменяется и скорость релаксации.

Выбор модельных объектов. Для биологических объектов часто трудно установить понятие нормы. Поэтому целесообразно начинать изучение гетерогенных объектов с модельных систем. Важным фактором является возможность раздельно изучать ядерную магнитную релаксацию и молекулярные движения в твердой, адсорбированной и жидкой фазах вещества. Другим фактором является интерес для науки, практики и слабая изученность. Поэтому в качестве модельных объектов выбраны аминокислоты, содержащие метальные и аминогруппы, и адсорбированная вода на поверхности непористых минералов с различной концентрацией парамагнитных примесей.

В соответствии с целями и задачами построена структура диссертации.

В первой главе диссертации получены теоретические формулы для учета внутри- и межмолекулярных вкладов в спин-решеточную релаксацию, обусловленную модуляцией ДД взаимодействий ядерных спинов случайными пе-реориентациями координированных групп атомов вокруг оси симметрии. Рассмотрена релаксация в лабораторной и вращающейся системах координат. В монокристаллах и порошках аминокислот впервые изучены кросс-корреляционные эффекты и анизотропия релаксации, влияние симметрии потенциала локального окружения подвижной группы, а также симметрии кристалла на ход и анизотропию релаксации. Мы в диссертации опирались на основные идеи, выдвинутые и разработанные академиком К. А. Валиевым, а также его учениками и последователями: Е. Ивановым, М. М. Бильдановым, Р. А. Даутовым, Ф. Ба-шировым. В поликристаллах аминокислоты изучались до нас в работах Зари-пова М.Р. и Эндрю Р. Исследования монокристаллов одного гомологического ряда, содержащих трехспиновые метальные и аминогруппы, в мировой научной литературе практически отсутствовали. В поликристаллах может встречаться неэкспоненциальная релаксация, обусловленная сильной анизотропией скорости релаксации. В этой связи особенности релаксации, обусловленные коррелированным движением спинов, могут быть изучены в чистом виде только в монокристаллических образцах.

Диссертанту в этой части исследований принадлежат: выращивание монокристаллов и подготовка образцов, проведение измерений и интерпретация результатов, а также вывод теоретических выражений для скорости релаксации для различных моделей движения.

Во второй главе диссертации приведены результаты исследования и разработки моделей релаксации и подвижности молекул воды, адсорбированной на дисперсных минералах с внешней сорбирующей поверхностью - аэросиле и каолинитах. Большое влияние на формирование наших представлений об адсорбции на поверхности дисперсных минералов оказала школа академика АН УССР Ф. И. Овчаренко (Киев), совместно с сотрудниками которой проводились исследования. Наши работы перекликаются также с работами группы В.Ф. Киселева (Москва), которые связали свои данные по ЯМР широких линий с концентрацией первичных центров адсорбции.

В гетерогенных образцах ввиду наложения широких линий от разных спиновых фаз возможности метода стационарного ЯМР ограничены. Метод ядерной магнитной релаксации с его более высокой чувствительностью и возможностью изучать приповерхностные адсорбированные молекулы представляется более перспективным. На образцах аэросила, не содержащего парамагнитных примесей, изучено влияние влагосодержания на температурную зависимость времен и Г2. Рассмотрено поведение подвижной фазы молекул и замерзание адсорбированной воды для чистых образцов и образцов с различным содержанием примесей. Подробно изучено влияние парамагнитных примесей в виде ионов и в глобулярной форме на протонную релаксацию.

В процессе работы непосредственно экспериментом занимались Г. Р. Еникеева и М. Р. Зарипов. Диссертантом разработаны и уточнены модели влияния влагосодержания и концентрации парамагнитных примесей на релаксацию протонов адсорбированной воды. Дан анализ механизма корреляции данных магнитной релаксации протонов с параметрами термодинамики адсорбции.

В конце второй главы проведено сопоставление закономерностей релаксации в модельных объектах и биологических гетерогенных объектах. Показано, что релаксация в упомянутых гетерогенных объектах имеет много общего, время Т\ пропорционально содержанию воды. Это означает, что за спин-решеточную релаксацию ответственна небольшая часть молекул, адсорбированных на поверхности твердого тела или малоподвижной макромолекулы. На малую подвижность макромолекул и связанных с ними молекул воды указывает то, что время релаксации ?2 в биологических образцах слабо зависит от резонансной частоты. Одновременно эти факты указывают на то, что контраст по времени Т\ на низких частотах относительно выше, чем на высоких частотах, где растет чувствительность к движениям более мелких фрагментов молекул.

С третьей главы диссертации начинается рассмотрение физико-технических проблем ЯМР-интроскопии с уклоном на биологические объекты. Исследования биологических объектов методом ЯМРИ стали естественным продолжением наших работ по изучению аминокислот и подогревались интересом к этим проблемам наших учителей: К.А. Валиева, Б.М. Козырева и С.А. Альтшулера, А.И. Ривкинда, М.М. Зарипова, а также постоянным вниманием к этой теме K.M. Салихова. Основная задача, которая решалась здесь, - повышение чувствительности, информативности и специфичности ЯМР.

В связи непроизвольными движениями живых объектов в работе с ними трудно сохранять постоянство условий эксперимента длительное время. Поэтому задачи сокращения времени экспозиции и повышения чувствительности в ЯМРИ объединяются задачей повышения потока информации. Отношение сигнал/шум может быть повышено с помощью традиционных методов: схемных решений, за счет повышения добротности, а также - повышения резонансной частоты. Однако радиотехнические приемы повышения чувствительности ограничены физическими пределами, а повышение резонансной частоты сопровождается резким ростом потребляемой магнитной системой интроскопа электроэнергии, техническими трудностями охлаждения и эксплуатации. Поэтому в главе много внимания уделено обоснованию целесообразности развития низкочастотной ЯМРИ, в которой эти проблемы решаются легче.

В ЯМРИ эксперимент начинается с выделения слоя. От эффективности возбуждения сигнала в слое зависят чувствительность метода и качество изображения. В диссертации проанализировано, как на профиль выделенного слоя влияют форма градиентов магнитного поля и избирательного импульса, а также стабильность резонансных условий и формы градиентных импульсов.

Основные идеи решения задач этой главы и способы их решения принадлежат автору диссертации.

Четвертая глава диссертации посвящена вопросам повышения контраста по отношению к временам релаксации. Хотя в ЯМРИ предложено очень много способов получения изображения, вопросы повышения контраста изображения остаются актуальными. Четко дифференцировать одну область изображения от другой можно, если разность амплитуд сигналов от них превышает амплитуду шума. На практике контраста по одному параметру для диагностики может оказаться недостаточно. Тогда может быть полезным применять контраст по двум или большему количеству параметров одновременно. Такие идеи уже пытались применить в работах группы Дамадьяна (США) путем некорректного простого суммирования нормированных значений и Т2. Напротив, в качестве исходного параметра нами была взята величина дифференциальной чувствительности к измеряемому параметру, а в качестве главной идеи — идея повышения этой чувствительности. Автор диссертации предложил использовать для повышения контраста новые импульсные последовательности, которые Хакимовым A.M. и Идиятуллиным Д.Ш в Казанском госуниверситете первоначально задумывались как своеобразные Т\ -фильтры. Нами предложено также дополнить импульсные последовательности последовательностью КПМГ, так чтобы можно было за один эксперимент получить не только Т\ -контраст, но и Т\ Т2 -контраст, и измерять времена Т\ и ^, чтобы использовать их для более достоверной идентификации объектов.

В пятой главе рассмотрены методы повышения поляризации спинов. В диссертации поставлена задача - исследовать возможности повышения чувствительности и информативности ЯМРИ с помощью релаксационных методов, двойного электронно-ядерного резонанса (ДЭЯР) и химической поляризации ядер (ХПЯ). Известно, что магнитный резонанс электронов обладает большей специфичностью. Поэтому методы двойного резонанса позволяют одновременно повысить чувствительность и специфичность даже при измерении на низких резонансных частотах. В этих методах используется передача намагниченности от специфичного электрона с большим магнитным моментом к малому моменту протона. В литературе описаны успешные опыты применения ДЭЯР в системах с свободными радикалами. Нам удалось продемонстрировать, что возможна ДЭЯР-интроскопия в объектах с содержанием растворов парамагнитных ионов, в которых эффект ЭПР затруднен поглощением СВЧ. Состав участников экспериментов указан в публикациях. Основные идеи главы принадлежат диссертанту, который был руководителем работы. Метод ХПЯ с его возможностью получать гигантские сигналы ЯМР предназначен для изучения пространственно-временного распределения физико-химических процессов.

Шестая глава — аппаратурная. К началу наших исследований в стране отсутствовали ЯМР-интроскопы отечественной разработки. Поэтому выдвигалась задача — на основе выполненных исследований сформулировать требования к ЯМР-интроскопам и разработать экспериментальный образец ЯМР-интроскопа на малый объем образца (ЯМР-микроскопа). Создание ЯМР-интроскопа сопряжено с решением ряда физических и инженерно-технических задач: синтезом магнитных полей заданной геометрии и конструированием магнитной системы, разработкой спектрометрического блока, информационно-вычислительного и отображающего комплекса и т. д.

Каждый ЯМР-интроскоп состоит из трех основных частей: магнитной системы, спектрометра и информационно-вычислительного отображающего комплекса (ИВОК). Из этих трех частей одна - ИВОК может использоваться во всех типах интроскопов. ИВОК состоит из компьютера, программатора со своим оперативным запоминающим устройством (ОЗУ), отображающего устройства и программного обеспечения. Один из вариантов такого комплекса был создан в соавторстве с М.Р. Зариповым и Р.Ф. Хасановым.

Задача синтеза и создания магнитных полей заданной геометрии состоит из проектирования конструкции резистивного соленоида с учетом проблем охлаждения, транспортировки и установки на рабочем месте, просчета вариантов конструкции на однородность поля, выбора оптимальных размеров катушек соленоида и градиентных катушек, создания самой конструкции. Все работы по магнитной системе проводились под руководством и при непосредственном участии автора диссертации. В расчете и синтезе полей принимал участие Луганский Л. Б. (ИФП РАН, Москва).

Таблица 1

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ, МЕТОДИЧЕСКИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ

НИЗКОЧАСТОТНОЙ РЕЛАКСАЦИОННОЙ ЯМР-ИНТРОСКОПИИ

Установление связи между физико-химическими и релаксационными характеристиками гетерогенных объектов

ИССЛЕДОВАНИЕ И СОЗДАНИЕ МОДЕЛЕЙ МЕТОДИЧЕСКИЕ СОЗДАНИЕ

РЕЛАКСАЦИИ В ГЕТЕРОГЕННЫХ ОБЪЕКТАХ ЗАДАЧИ АППАРАТУРЫ

ТВЕРДАЯ АДСОРБИ- ЖИДКАЯ ФАЗА ПОВЫШЕНИЕ ФОРМУЛИРОВКА

ФАЗА РОВАН- ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ И ТРЕБОВАНИЙ

НЫЕ РАЗРЕШАЮЩЕЙ НА ОСНОВЕ

МОЛЕКУЛЫ СПОСОБНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЯ

МОЛЕКУлярные АДСОРБИРОВАННАЯ ОБЪЕМНАЯ ЖИДКОСТЬ МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ слоя ЯМР-МИКРОСКОП

КРИСТАЛЛЫ ЖИДКОСТЬ

АМИНО- ВОДА, ОБЪЕМНАЯ ПЕРЕМЕН. ИЗБИРА-

КИСЛОТЫ АДСОР. НА ВОДА И ГРАДИЕН- ТЕЛЬНЫЙ

СИЛИКАТ. ЖИДКОСТИ ТЫ ПОЛЯ ИМПУЛЬС

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ ПЕРЕМЕННЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНО

РЕЗОНАНСНЫЕ УСЛОВИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ

КОМПЛЕКС

ВЗАИМОДЕИСТВИЯ ПОВЫШЕНИЕ СПЕКТРОМЕТР

ИНФОРМАТИВНОСТИ И

СПЕЦИФИЧНОСТИ

Продолжение табл. 1

ДИПОЛЬ-ДИПОЛЬНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СКАЛЯРНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОВЫШЕНИЕ КОНТРАСТА ИЗОБРАЖЕНИЙ МАГНИТНАЯ СИСТЕМА, ГРАДИЕНТНЫЕ И КОРРЕКТИРУЮЩИЕ КАТУШКИ, ОТРАЖЕННЫЕ ТОКИ, ПАССИВНЫЕ И АКТИВНЫЕ ЭКРАНЫ

ВНУТРИМОЛЕКУЛЯРНЫЕ И МЕЖМОЛЕКУЛЯРНЫЕ УСИЛЕНИЕ ПОЛЯРИЗАЦИИ ЯДЕР

РЕЛАКСАТОРЫ ДЭЯР ХПЯ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ОДНО-СПИНОВЫЕ ДВУХ-СПИНОВЫЕ ТРЕХИ МНОГОСПИНОВЫЕ ТЕСТОВОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ПАРАМАГНИТНЫЕ ИОНЫ МОЛЕКУЛЫ ВОДЫ АМИНО-МЕТИЛЬ-Е ФЕНИЛЬ-Е ГРУППЫ

СИММЕТРИЯ ЧАСТИЦ И ОКРУЖЕНИЯ ХАРАКТЕР ДВИЖЕНИЯ

КОРРЕЛИРОВАННОЕ И НЕКОРРЕЛИРОВАННОЕ ДВИЖЕНИЯ

Завершается диссертация краткими выводами и заключением. Степень достоверности и обоснованности научных положений. Научные положения диссертации отражают современные представления методов ЯМР и ЯМРИ. Теоретические выводы о влиянии молекулярных движений на СРР в кристаллах подтверждаются экспериментальными исследованиями аминокислот. Описание механизма взаимодействия молекул воды с поверхностью аэросила и каолинита проведено на базе представлений современной науки о природе гид-рофильности дисперсных минералов. Обработка результатов выполнена методами математической статистики. Результаты сопоставляются с данными других авторов, полученными с помощью различных физических методов исследования.

Научная новизна и практическая ценность. Научная новизна состоит в проектировании и создании лабораторной модели ЯМР-микроскопа, расчете и реализации магнитных полей заданной геометрии, разработке новых и развитии существующих методов измерения и теоретических моделей, связывающих состояние и физико-химические свойства гетерогенных объектов с характеристиками сигналов ЯМР.

Автором разработаны и выносятся на защиту следующие научные положения:

1) впервые проведены экспериментальные исследования и теоретические расчеты, на основе которых разработаны модели ядерной магнитной релаксации протонов аминокислот и отдельных фаз гетерогенных объектов с содержанием воды; эти модели релаксации позволяют установить связь времен релаксации Т\,Т2, Т\д со структурой молекул, симметрией, характером и скоростью движения групп атомов и их окружения, с особенностями обмена намагниченностью между протонами фаз, с термодинамическими параметрами вещества;

2) уточнена модель влияния парамагнитных примесей на скорость магнитной релаксации протонов адсорбированной жидкости, позволяющая объяснить экстремальные зависимости времени Т\ от влажности в образцах аэросила и каолинита суммарным вкладом трех фаз протонов на поверхности: ОН-групп, растворов парамагнитных ионов в воде и воды, контактирующей с поверхностью глобул окислов железа, и обменом между этими фазами;

3) предложена концепция диагностики гетерогенных объектов методом ЯМРИ на низких резонансных частотах, основанная на повышенной дисперсии и укорочении времени 7], возможности за одно и то же время произвести повышенное количество накоплений сигнала ЯМР и получить относительно более высокий контраст ЯМР-изображения;

4) впервые предложены методы получения ЯМР-изображений с использованием эффектов ДЭЯР в парамагнитных электролитах и ХПЯ в веществах, облученных ультрафиолетом, позволяющие более чем на порядок повысить отношение сигнал/шум, а также повысить чувствительность характеристик сигнала ЯМР к более широкому набору специфических физико-химических свойств объектов;

5) впервые дан анализ артефактов в ЯМР-изображении, вызванных нестабильностью параметров импульсов считывающего градиента, и предложен метод, который позволяет путем сравнения изображения тестового объекта, полученного в тех же экспериментальных условиях, и численного моделирования вычислить характеристики искажений и скорректировать изображение реального объекта;

6) впервые предложен метод выделения чувствительного слоя, использующий модуляцию амплитуды градиента магнитного поля дискретным набором гармоник основной частоты модуляции с заданными амплитудами, который позволяет ослабить боковые полосы профиля слоя, образующие фон ЯМР-изображения, и ускорить затухание переходных процессов в системе создания градиентов;

7) впервые предложены методы дифференциации объектов исследования по временам релаксации Т\ и 72, использующие регистрацию моментов времени, соответствующих достижению амплитудой сигнала ЯМР в области интереса заданных уровней по отношению к первоначальным амплитудам в процессе продольной и поперечной релаксации в импульсной последовательности Z)//WCPMG, по которым вычисляются времена 7] и 7^;

8) программные реализации методов расчета постоянных магнитов и магнитных полей токовых катушек в воздушных зазорах; методы синтеза магнитных полей токов с заданной геометрией с учетом отражения от полюсных наконечников и их программные реализации; программная реализация методов расчета активных экранов;

9) магнитная система ЯМР-микроскопа с рабочей областью диаметром 20 мм;

10) лабораторная модель резистивной магнитной системы с диаметром рабочей области 25 см и неоднородностью на уровне 2-10 5;

11) модель магнитной системы с металлической экранирующей оболочкой и активным экраном с диаметром рабочей области 30 мм;

12) измерительно-вычислительный комплекс ЯМР-микроскопа, в котором с целью управления экспериментом и обработки результатов в реальном масштабе времени управляющий вычислительный комплекс УВК СМ-4 и устройство связи с объектом КАМАК дополнены программатором в стандарте КАМАК и многоканальным анализатором ЬР-4900, так что комплекс позволяет получать изображения с матрицей 64x64 за две минуты.

Практическая ценность работы состоит в том, что найденные закономерности парамагнитной релаксации в дисперсных минералах важны для физико-химии контрастирующих реагентов. Предложенные методы повышения контраста ЯМР-изображений могут использоваться в ЯМР-интроскопии. Разработанные принципы построения и технические требования к ЯМР-интроскопов, подходы к синтезу и проектированию магнитных систем, принципы построения измерительно-вычислительных и управляющих комплексов могут использоваться в ЯМР-приборостроении.

Разработанные методы научных исследований и теоретические положения могут найти применение в научных исследованиях, диагностике и идентификации гетерогенных сред. Полученные результаты могут иметь также значение для физической химии контрастирующих реагентов. Практическая значимость работы заключается в том, что ее результаты использованы в учебном процессе Казанского государственного энергетического университета, Казанского высшего артиллерийского командного училища, в ОКБ "Маяк" при Пермском государственном университете (Пермь) и на Казанском заводе «Радиоприбор».

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на 2 Уральской конференции по радиоспектроскопии (Свердловск, 1974); семинаре "Изучение молекулярного движения и конформаций органических молекул методами ЯМР и ЭПР" (Киев, 1974); 5, 6, 7, 8, 9, 10 и 11 Всесоюзных симпозиумах и школах по магнитному резонансу; на 4 Всесоюзном семинаре по применению ЯМР в органической химии (Свердловск, 1975); на 5 Всесоюзной конференции по теоретическим вопросам адсорбции (Москва, 1979), Всесоюзной научно-технической конференции (Львов, 1983); Всесоюзной конференции по магнитному резонансу (Казань, 1984); Всесоюзной конференции по применению магнитного резонанса в народном хозяйстве (Казань, 1988); на 3, 4, и 5 Всесоюзных симпозиумах по вычислительной томографии (ВТ); международном симпозиуме по ВТ (Новосибирск, 1993); на 11 Европейском конгрессе по молекулярной спектроскопии (Таллин, 1973); на 9 Летней школе и симпозиуме Ампере (Новосибирск, 1987); на 27 Конгрессе Ампере (Казань, 1994); на международной школе по применению ЯМР в биологии (Быдгощ, Польша, 1990); международных конференциях "Измерение, 97, 99, 01" (Смоленице, Словакия, 19972001), международных симпозиумах "Энергетика, экономика, экология" (Казань, 1999, 2001), на итоговых конференциях КФТИ КНЦ РАН, Казанского госуниверситета и Казанского государственного энергетического университета.

Публикации. Содержание диссертации опубликовано в 66 работах [59, 60, 68, 69, 89, 91-98, 148-154, 186, 187, 227-232, 267, 272, 276, 278-283, 301-316, 352-364], приведенных в списке литературы.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, библиографии из 363 наименований. Общий объем - 363 страницы, в том числе основной текст - 247 страниц, 80 рисунков и 18 таблиц.

2. Результаты работы представляют собой связующее звено между фундаментальными исследованиями молекулярных движений и структуры вещества методом ядерной магнитной релаксации и практическими задачами, решаемыми в области диагностики методами ЯМР-интроскопии.

3. Исследования ядерной магнитной релаксации аминокислот, водосодержащих гетерогенных объектов на основе дисперсных минералов, полимеров, парамагнитных растворов показали, что все параметры сигнала ЯМР в совокупности являются его индивидуальными характеристиками, позволяющими идентифицировать объект. В работе установлены закономерности магнитной релаксации, справедливые для широкого класса гетерогенных объектов, включая природные биологические объекты.

4. На низких резонансных частотах относительно выше контраст по времени релаксации Т\, ниже эксплуатационные расходы магнитных систем, более короткие времена Т\ позволяют выполнить большее количество накоплений сигнала. Для задач, в которых не требуется высокое пространственное решение, низкочастотные релаксационные ЯМР-интроскопы могут обладать лучшей технико-экономической эффективностью по сравнению с высокочастотными.

5. В работе исследована ЯМР релаксация протонов, обусловленная модуляцией тепловыми движениями молекул ДД и контактного взаимодействий между ядерными и электронными спинами. Для кристаллов аминокислот и гетерогенных систем развиты теоретические модели, связывающие характеристики сигнала ЯМР со структурой и состоянием этих веществ. Впервые развита модель спин-решеточной релаксации в молекулярных кристаллах, учитывающая характер и симметрию движения релаксаторов в потенциале окружения. Предложены теоретические выражения для расчета внутри- и межмолекулярных вкладов в релаксацию с учетом симметрии и характера движения молекул.

6. Впервые изучена ЯМР релаксация протонов воды, адсорбированной на внешней поверхности частиц аэросила и каолинита. Построены модели спин-спиновой и спин-решеточной релаксации адсорбированной воды. Установлено наличие корреляции между термодинамическими параметрами, полученными из данных ЯМР, и адсорбционных измерений. Причина корреляции лежит в том, что за процессы адсорбции и за молекулярные движения, вызывающие процессы релаксации, отвечают одни те же взаимодействия. Предложен способ оценки количества первичных центров адсорбции из температурных зависимостей времен релаксации и населенностей фаз. Исследовано влияние вида парамагнитной примеси и ее дисперсности на скорость спин-решеточной релаксации. Предложена методика определения концентрация парамагнитных примесей в адсорбированной воде по зависимости времени Т\ от влажности образца.

7. В работе исследована контрастная чувствительность методов получения ЯМР-изображений, основанных на измерении времен релаксации. Впервые предложены новые импульсные последовательности для повышения Т\- и контраста, а также методика дифференциации объектов одновременно по временам СРР и ССР.

8. В диссертации теоретически и экспериментально показана возможность повышения отношения сигнал/шум более чем на порядок и чувствительности характеристик сигнала в ЯМРИ к более широкому набору специфических физико-химических свойств объектов с помощью методов ДЭЯР и ХПЯ.

9. В работе проанализировано влияние формы радиочастотных избирательных импульсов, движения образца, нестабильности магнитного поля и импульсных градиентов на профиль слоя и качество ЯМР-изображений. Предложена форма модуляции градиентов магнитного поля, состоящая из суммы дискретных гармоник с заданными амплитудами. Она позволяет ослабить боковые полосы профиля слоя и фон ЯМР-изображения и ускорить затухание переходных процессов в магнитной системе. Впервые предложен метод анализа артефактов в ЯМР-изображении, возникающих вследствие нестабильности параметров импульсных градиентов, который позволяет установить характеристики искажений для последующей коррекции ЯМР-изображения.

10. В работе применены для создания реальных устройств локальные и интегральные расчетные модели анализа и синтеза магнитных систем с заданными свойствами. Разработаны модели расчета соленоидов, градиентных и корректирующих катушек прямоугольной и седловидной формы, в том числе с активными экранами и пониженной индуктивностью, в условиях работы в воздушном зазоре и вблизи проводящих магнитных и диамагнитных экранов.

11. Для повышения эффективности ЯМР-интроскопии в диссертации использован метод построения ЯМР-интроскопов, как автоматизированных систем научных исследований, снабженных мощными управляющими вычислительными комплексами, включающими центральный и специализированные процессоры и устройства связи с внешними объектами.

Разработанные на основе теоретических и экспериментальных исследований модели релаксации, приборы и методы являются научной основой решения задач ЯМР-интроскопии на всех этапах от этапов проектирования узлов интроскопов, проведения измерений до этапов интерпретации результатов.

1. Абрагам А. Ядерный магнетизм / А. Абрагам. М.: ИЛ, 1968. - 551 с.

2. Леше А. Ядерная индукция / А. Леше. М.: ИЛ, 1963. - 684 с.

3. Попл Дж. Спектры ядерного магнитного резонанса высокого разрешения / Дж. Попл, В. Шнейдер, Г. Бернстейн. М.: ИЛ, 1962. -592 с.

4. Bloch F. Nuclear Induction / F. Bloch, W. W. Hansen, M. Packard // Phys. Rev. 1946. - Vol. 69, N 3/4. - P. 127.

5. Purcell E. M. Resonance absorption by nuclear magnetic moments in a solid / E. M. Purcell, H. C. Torrey, R. V. Pound // Phys. Rev. 1946. - Vol. 69, N 1. -P. 37-38.

6. Уо Дж. Новые методы ЯМР в твердых телах / Дж. Уо. М.: Мир, 1978.179 с.

7. Провоторов Б. Н. О магнитном резонансном насыщении в кристаллах / Б. Н. Провоторов// ЖЭТФ. 1961. - Т. 41, № 5. - С. 1582- 1591.

8. Эрнст Р. ЯМР в одном и двух измерениях / Р. Эрнст, Дж. Боденхау-зен, А. Вокаун. М.: Мир, 1990. - 709 с.

9. Манк В. В. Спектроскопия ЯМР воды в гетерогенных системах / В. В. Манк, Н. И. Лебовка. Киев: Наукова Думка, 1988. - 204 с.

10. Александров И. В. Теория магнитной релаксации. Релаксация в жидких и твердых неметаллических парамагнетиках / И. В. Александров. М.: Наука, 1975.-400 с.

11. Желудев И. С. Основы сегнетоэлектричества / И. С. Желудев. М.: Атомиздат, 1973. - 472 с.

12. Маклаков А. И. Самодиффузия в растворах и расплавах полимеров / А. И. Маклаков, В. Д. Скирда, Н. Ф. Фаткуллин. Казань: Изд-во КГУ, 1987. - 221 с.

13. Сороко Л. М. Интроскопия / Л. М. Сороко. М.: Энергоатомиздат, 1983.- 125 с.

14. Вашман А. А. Ядерная магнитная релаксационная спектроскопия / А. А. Вашман, И. С. Пронин. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 232 с.

15. Афанасьев М. JI. Магнитный резонанс и электронно-ядерные взаимодействия в кристаллах / M.JI. Афанасьев, Э. П. Зеер, Ю. Г. Кубарев. Новосибирск: Наука, 1983.- 152 с.

16. Сафин И. А. Ядерный квадрупольный резонанс в соединениях азота / И. А. Сафин, Д. Я. Осокин. М.: Наука, 1977. - 256 с.

17. Сергеев Н. М. Спектроскопия ЯМР / Н. М. Сергеев. М.: Изд-во МГУ, 1981.-256 с.

18. Лундин А. Г. ЯМР-спектроскопия / А. Г. Лундин, Э. И. Федин. М.: Наука, 1986. -233 с.

19. Хеберлен У. ЯМР высокого разрешения в твердых телах / У. Хебер-лен, М. Меринг. М.: Мир, 1980, - 504 с.

20. Бучаченко А. Л. Магнитные и спиновые эффекты в химических реакциях / А. Л. Бучаченко, Р. 3. Сагдеев, К. М. Салихов. Новосибирск: Наука, 1978.-296 с.

21. Федотов В. Д. Структура и динамика полимеров. Исследование методом ЯМР / В. Д. Федотов, X. Шнайдер. М.: Наука, 1992. - 352 с.

22. Lauterbur Р. С. Image formation by induced local interactions: examples employing nuclear magnetic resonance / P. C. Lauterbur //Nature. 1973. - Vol.242. -P. 190-191.

23. Garroway A. N. Image formation in NMR by selective irradiative process / A. N. Garroway, P. K. Grannel, P. Mansfield // J. Phys. C: Solid State Phys. 1974. -Vol. 7.-P. L457-L462.

24. Ogawa S. Functional brain mapping by blood oxygenation level-dependent contrast magnetic resonance imaging. A comparison of signal characteristics with a biophysical model / S. Ogawa et al. // Bioph. Journ. 1993. - Vol. 64, N3.-P. 803 -812.

25. Haacke E. M. In vivo validation of the BOLD mechanism: a review of signal changes in gradient echo functional MRI in the presence of flow / E. M. Haacke et al. // Int. J. Imag. Syst. Techn. 1995. - Vol. 6. - P. 153 - 163.

26. Hajnal J. V. MR Imaging of Anisotropically Restricted Diffusion of Water in the Nervous System: Technical, Anatomic, and Pathologic Considerations / J. V. Hajnal et al. // J. Comput. Assist. Tom. 1991. - Vol. 15, N 1. - P. 1 - 18.

27. Мидзусима С. Строение молекул и внутреннее вращение / С. Мид-зусима. М.: ИЛ, 1957. - 263 с.

28. Внутреннее вращение молекул: коллективная монография / пер. с англ. Ю. А. Пентина; под ред. В. Дж. Орвилл-Томаса. М.: Мир, 1977. - 512 с.

29. Волькенштейн М. В. Молекулы и жизнь / М. В. Волькенштейн. М.: Наука, 1965.-504 с.

30. Переходы и релаксационные явления в полимерах: сб. науч. тр. / сост. Р. Бойер. М.: Мир, 1968. - 384 с.

31. Валиев К. А. О влиянии формы молекул на скорость магнитной релаксации в жидкостях / К. А. Валиев, М. М. Зарипов//ЖЭТФ. 1962. -Т.42, вып. 2. -С. 503-510.

32. Валиев К. А. О вращательной диффузии молекул и рассеянии света в жидкостях. 1. Сферические молекулы / К. А. Валиев, Л. Д. Эскин // Оптика и спектроскопия. 1962. - Т. 12, вып. 6. - С. 758 - 764.

33. Валиев К. А. О вращательной диффузии молекул и рассеянии света в жидкостях. 1. Молекулы типа асимметричных и симметричных волчков / К. А. Валиев // Оптика и спектроскопия. 1962. - Т. 13, вып. 4. - С. 505 - 510.

34. Иванов Е. Н. Теория вращательного броуновского движения / Е. Н. Иванов //ЖЭТФ. 1968. - Т. 45, вып. 5(11). - С. 1509 - 1517.

35. Валиев К. А. Вращательное броуновское движение / К. А. Валиев, Е. Н. Иванов // УФН. 1973. - Т. 109, вып. 1. - С. 31 - 64.

36. Rigny P. Reorientations dans les cristaux molecularies et fonctions de correlation / P. Rigny // Physica. 1972. - Vol. 59, N 4. - P. 707 - 721.

37. Haupt J. Die Relaxationtheorie / J. Haupt // Z. Naturforsh. 1971. - Vol. 26 A.-S. 1578.

38. Гольдман M. Спиновая температура и ЯМР в твердых телах / М. Гольдман. М.: Мир, 1972. - 344 с.

39. Hartman S. R. Nuclear double resonance in the rotating frame / S. R. Hartman, E. L. Hahn // Phys. Rev. 1962. - Vol. 128. - P. 2042 - 2053.

40. Redfield A.G. On the theory of relaxation processes / A.G. Redfield // Advan. Magn. Resonance. 1965. - Vol. l.-P. 1 ; IBM J. Res. Develop. - 1957. - Vol. 1. -P. 19; Science. - 1969. - Vol. 164. - P. 1015.

41. Кессель A. P. О применимости метода кинетических уравнений для » описания ЯКР в молекулярных кристаллах / А. Р. Кессель, М. А. Корчемкин //1. ТЭХ.- 1969.-Т. 5.-С. 512.

42. Runnels L. К. Nuclear spin-lattice relaxation in three-spin molecules / L. K. Runnels // Phys. Rev. 1964. - Vol. 134, N 1 A. - P. A28 - A36.

43. Hilt R. L. Nuclear magnetic relaxation of three spin systems undergoing hindered rotations / R. L. Hilt, P. S. Hubbard // Phys. Rev. 1964. - Vol. 134, N 2A. - P. A392-A398.

44. Bloch F. Differential equations of nuclear induction / F. Bloch, R. K. Wangs-ness // Phys. Rev. 1950. - Vol. 78. - P. 82.

45. Slichter C. P. Low-field relaxation and the study ultraslow atomic motions by magnetic resonance / C. P. Slichter, D. C. Ailion // Phys. Rev. 1964. - Vol. 135 A. -P. A1099- 1110.

46. Ailion D. C. NMR and ultraslow motion / D. C. Ailion // Advan. Magn. Resonance / Edited by J. S. Waugh. 1971. - Vol. 5.- P. 177-227.

47. Kubo R. A general theory of magnetic resonance absorption / R. Kubo, K. Tomita // J. Phys. Soc. Japan. 1954. - Vol. 2. - P. 888 - 919.

48. Solomon I. Relaxation processes in a system of two spins / I. Solomon // Phys. Rev. 1955. - Vol. 99, N 2. - P. 559 - 565.

49. Bloembergen N. Relaxation effects in NMR adsorption / N. Bloembergen, E. M. Purcell, R. V. Pound // Phys. Rev. 1948. - Vol. 73, N 2. - P. 679 - 712.

50. Debye P. Polar Molecules / P. Debye. N. Y.: Dover Publications, Inc., 1945.-404 c.

51. O'Reilly D. E. Deuteron magnetic resonance and proton relaxation times in ferroelectric ammonium sulfate / D. E. O'Reilly, T. Tsang // J. Chem. Phys. -1967. Vol. 46. - P. 1291 - 1299.

52. O'Reilly D. E. Magnetic resonance studies of ferroelectric methylammonium alum / D. E. O'Reilly, T. Tsang // Phys. Rev. 1967. - Vol. 157, N 2. - P. 417 - 426.

53. O'Reilly D. E. Nuclear magnetic resonance and nonexponential spinlattice relaxation in ferroelectric ammonium fluoroberyllatealum / D. E. O'Reilly, E. M. Peterson, T. Tsang // Phys. Rev. 1967. - Vol. 160, N 2. - P. 333 - 342.

54. Бильданов М. М. Влияние симметрии молекул на скорость магнитной релаксации ядер в твердых телах / М. М. Бильданов, М. Р. Зарипов, Н. К. Андреев // ФТГ. 1973. - Т. 15. - С. 2253 - 2255.

55. Rigny Р. NMR study of molecular motions near the solid-solid transition in the metal hexafluorides / P. Rigny, I. Virlet // J. Chem. Phys. 1969. - Vol. 51. -P. 3807-3816.

56. Hubbard P. S. Nuclear magnetic relaxation by intermolecular dipole-dipole interaction / P. S. Hubbard // Phys. Rev. 1963. - Vol. 131, N 1. - P. 275 - 282.

57. Holcomb D. E. Interpair nuclear magnetic relaxation in hydrated crystals / D. E. Holcomb, B. Pedersen // J. Chem. Phys. 1962. - Vol. 36. - P. 3270 - 78.

58. Woessner D. E. Nuclear magnetic dipole-dipole relaxation in molecules with internal motion / D. E. Woessner // J. Chem. Phys. 1965. - Vol. 42. - P. 1855 - 1864.

59. Гайсин H. К. Изучение механизмов внутреннего вращения в твердых телах по данным о межмолекулярном вкладе в спин-решеточную релаксацию. Кристаллический бензол / Н. К. Гайсин, Т. Н. Хазанович // Хим. физика. 1992. -Т. 11,№5.-С. 724-733.

60. Гайсин Н. К. Спин-решеточная релаксация в смесях СбН^ / и вращательные движения молекул в пластической фазе циклогексана / Н. К. Гайсин, К. М. Еникеев, Т. Н. Хазанович // Хим. физика. 1986. - Т. 5, № 8. - С. 1061 - 1069.

61. Anderson W. A. Proton relaxation times in H20/D20 mixtures / W. A. Anderson, J. T. Arnold // Phys. Rev. 1958. - Vol. 109, N 4. - P. 1153 - 1158.

62. Бильданов М. М. Магнитная релаксация, обусловленная межмолекулярными диполь-дипольными взаимодействиями ядер в твердых телах / М. М. Бильданов, М. Р. Зарипов, Н. К. Андреев // ФТТ. 1975. - Т. 17, вып. 6. - С. 1880 - 1882.

63. Зарипов М. Р. Характер движения и магнитная релаксация в кристаллическом фенилаланине / М. Р. Зарипов, Н. К. Андреев, М. М. Бильданов // ФТТ.- 1976. Т. 18, вып. 2. - С. 598 - 600.

64. Hubbard P. S. Nuclear magnetic relaxation of three and four spin molecules in liquids / P. S. Hubbard // Phys. Rev. 1958. - Vol. 109, N 4. - P. 1153 - 1158.

65. Hubbard P. S. Quantum mechanical and semiclassical forms of the density operator theory of relaxation / P. S. Hubbard // Rev. Mod. Phys. 1961.- Vol. 33. P. 249 - 264.

66. Schneider H. Kernmagnetishe Relaxation von Drei-Spin Molekuelen im fluessigen oder adsorbierten Zustand. I. / H. Schneider // Annalen der Physik. F. 7. — 1964. Vol. 13, N 7/8. - S. 313 - 324.

67. Schneider H. Kernmagnetishe Relaxation von Drei-Spin Molekuelen / H. Schneider// Annalen der Physik. F.7. 1964. - Vol. 16, N 3/4. - S. 135 - 146.

68. Emid S. Limited spin-diffusion and nonexponential spin-lattice relaxationof CH3 groups in solids / S. Emid, R. A. Wind // J. Chem. Phys. Letters. 1974. 1. Vol. 27, N3. P. 312-316.

69. Emid S. On the intramolecular spin-lattice relaxation in reorienting three-spin 1/2 systems / S. Emid, J. Smidt // Physica. 1983. - Vol. 121B. - P. 47 - 52.

70. Anderson J. E. Nuclear spin relaxation in solid n-alkanes / J. E. Anderson, W. P. Slichter // J. Phys. Chem. 1965. - Vol. 60, N 9. - P. 3099 - 3104.

71. Bloembergen N. Cross-relaxation in spin systems / N. Bloembergen et al. // Phys. Rev. 1959. - Vol. 114, N 2. - P. 445.

72. Хуцишвили Г. P. Спиновая диффузия / Г. Р. Хуцишвили // ЖЭТФ. -1972.-Т. 43.-С. 2179.

73. Ахмедов А. Г. Спиновая диффузия / А. Г. Ахмедов, Р. А. Даутов // ФТТ.- 1964.-Т. 6.-С. 529.

74. Baud M. F. Nonexponential spin-lattice relaxation of protons in solid

75. CH3CN and solid solutions of CH3CN in CD3CN / M. F. Baud, P. S. Hubbard //

76. Phys. Rev. 1968. - Vol. 170, N 2. - P. 384 - 390.

77. Carolan J. L. A nuclear magnetic resonance study of molecular motion in liquid and solid ammonia / J. L. Carolan, T. A. Scott // J. Magn. Reson. 1970. - Vol. 2. -P. 243 - 258.

78. De Wit G. A. Nuclear spin-lattice relaxation in solid methane and its deuterated modifications / G. A. De Wit, M. Bloom // Can. J. Phys. 1969. - Vol. 47, N 11.1. P. 1195-1213.

79. Van Putte K. Cross-correlations and nonexponential spin-lattice relaxation behaviour in lithium soap / K. Van Putte, G. J. Egmond // J. Magn. Reson. 1971. — Vol. 4.-P. 236.

80. Albert S. Correlation effects and molecular tumbling in NMR studies od solid p-(CH3)4Si / S. Albert, J. A. Ripmeester // J. Chem. Phys. 1972. - Vol. 57,• N7.-P. 2641 -2645.

81. Burnett I. J. Cross-correlation effects in the spin-lattice relaxation curves ofsolid CH3CH3 and CH3CD3 / I. J. Burnett, В. H. Muller // J. Chem. Phys. Letters.

82. Vol. 18, N4.- P. 553 -556.

83. Van Putte K. Cross-correlations and nonexponential spin-lattice relaxation behaviour in solid and liquid ketones / K. Van Putte // J. Magn. Reson. 1971. - Vol. 5.1. P. 367-375.

84. Harrel J. W. Nonexponential relaxation in liquid acetonitrile / J. W. Harrel // J. Magn. Reson. 1974. - Vol. 16. - P. 157 - 161.

85. Cutnell J. D. Nonexponential spin-lattice relaxation of protons in poly-crystalline dimethyl sulfone / J. D. Cutnell, W. Venable // J. Chem. Phys. 1974. -Vol. 60, N 10. - P. 3795 - 3801.

86. Зарипов M. P. Влияние окружения на неэкспоненциальность ЯМР-релаксации трехспиновых групп / М. Р. Зарипов, Н. К. Андреев, М. М. Бильда-нов // ФТТ. 1976. - Т. 18, вып. 3. - С. 885 - 887.

87. Mehring М. Nonexponential spin-lattice relaxation and its orientation dependence in a three-spin system / M. Mehring, H. Raber // J. Chem. Phys. 1973. -Vol. 59, N3.-P. 1116-1120.

88. Андреев H. К. Некоторые особенности релаксации трехспиновых систем во вращающейся системе координат / Н. К. Андреев, М. М. Бильданов, М. Р. Зарипов // Тез. докл. конф. молодых ученых КФТИ КФАН СССР, Казань, 1974 г. Казань: КФТИ, 1974. - С. 47 - 48.

89. Зарипов М. Р. Водородная связь и ЯМР-релаксация в твердых телах / М. Р. Зарипов, Н. К. Андреев, М. М. Бильданов // ФТТ. 1975. - Т. 17, вып. 8.-С. 2481 -2482.

90. Ямбушев Ф. Д. Магнитная релаксация протонов и внутренние вращения заместителей в третичных арсинах / Ф. Д. Ямбушев, М. Р. Зарипов, Г. Р. Еникеева, Н. К. Андреев // Журнал общей химии. 1977. - Т. 47, вып. 3. - С. 617 - 620.

91. Зарипов М. Р. Молекулярные движения и ЯМР-релаксация в твердых телах / М. Р. Зарипов, Н. К. Андреев, М. М. Бильданов // Магнитный резонанс: сб. статей / под ред. А. Г. Лундина. Красноярск: ИФ СО АН СССР, 1977.-С. 57-62.

92. Андреев Н. К. Ядерная магнитная релаксация трехспиновых систем в твердых телах / Н. К. Андреев, М. Р. Зарипов // Радиоспектроскопия: материалы VI Всесоюзн. школы по магнитному резонансу, Пермь, июнь 1979 г. Пермь: Изд-во ПГУ, 1981.-С. 101-105.

93. Зарипов М. Р. Исследование молекулярных движений и структуры кристаллических аминокислот импульсным методом ЯМР / М. Р. Зарипов, Н. К. Андреев // Тез. докл. IX Летней школы АМПЕРЕ, Новосибирск, сент. 1987 г. Новосибирск: ИХКиГ, 1987. - С. 259.

94. Донская И. С. Уравнения Блоха с диффузионными членами для вращательного движения в жидкостях / И. С. Донская, А. Р. Кессель // Физика. -1973. Т. 1. - С. 42 - 46. ( Изв. высш. учеб. заведений).

95. Кибрик Г. Е. Особенности ядерной релаксации и внутрикристалличе-ской динамики атомных групп с осью симметрии третьего порядка / Г. Е. Кибрик, И. А. Кюнцель, В. А. Мокеева, Ю. И. Розенберг, Г. Б. Сойфер // ФТТ. 1975. -Т. 17.-С. 934-937.

96. Кулагина Т. П. Сигналы первичного и стимулированного эхо в трехспиновой системе / Т. П. Кулагина, Г. Е. Карнаух, Р. Киммих и др. // Структура и динамика молекулярных систем: сб. тезисов. Йошкар-Ола: Изд-во Map. гос. политех, у-та, 1999. - С. 169.

97. Polak М. Observation of anomalous NMR relaxation rates due to molecular jumps between unequal potential wells / M. Polak, D. C. Ailion // J. Magn. Reson. 1976. - Vol.26. -P. 178-181.

98. Москвич Ю. Н. «Квадрупольное» эхо в системах с диполь-дипольным взаимодействием / Ю. Н. Москвич, Н. А. Сергеев, Г. И. Доценко // ФТТ.- 1973.-Т. 15.-С. 2854-2857.

99. Vuorimaeki S. Response of pairs of spin 1/2 triads to the generalized Goldman-Shen pulse sequence / S. Vuorimaeki // J. Magn. Reson. 1993. - Vol. A101.-P. 170- 178.

100. Зарипов М. Р. Влияние характера внутримолекулярного реориента-ционного движения на магнитную релаксацию в твердых телах / М. Р. Зарипов, М. М. Бильданов, Г. М. Кадиевский // ДАН СССР. 1969. - Т. 184. - С. 1312 - 1314.

101. Зарипов М. Р. Магнитная релаксация протонов в кристаллических аминокислотах / М. Р. Зарипов и др. // Парамагнитный резонанс, 1944-1969: сб. науч. тр. / Казан, гос. ун-т. Казань, 1971. - Ч. 3. - С. 177-181.

102. Зарипов М. Р. Влияние характера внутримолекулярного поворотного движения на скорость магнитной релаксации протонов / М. Р. Зарипов, М. М. Бильданов, Г. М. Кадиевский //ДАН СССР. 1971. - Т. 196, № 1. - С. 136 - 138.

103. Уитли П. Определение молекулярной структуры / П. Уитли. М.: Мир, 1970.-296 с.

104. Гурская Г. В. Структуры аминокислот / Г. В. Гурская. М.: Наука, 1966.- 123 с.

105. Joensson P. G. A neutron diffraction study of the crystal structure of amino acid glycine / P. G. Joensson, A. Kvick // Acta Crystallogr. 1972. - Vol. B28.-P. 1827.

106. Simpson H. J. The crystal structure of L-alanine / H. J. Simpson, R. E. Marsh // Acta Crystallogr. 1966. - Vol. 20. - P. 550 - 554.

107. Dunitz J. D. The crystal structure of amino acids / J. D. Dunitz, R. R. Ryan // Acta Crystallogr. 1966. - Vol. 21. - P. 617.

108. Lehman M. S. A neutron diffraction study of the crystal structure of L-alanine / M. S. Lehman, N. F. Koetzle, W. C. Hamilton // J. Amer. Chem. Soc. -1972.-Vol. 94.-P. 2567.

109. Каюшин JI. H. Исследование парамагнитных центров облученных белков / JI. Н. Каюшин, К. М. Львов, М. К. Пулатова. М.: Наука, 1970. - 288 с.

110. Andrew Е. R. Proton magnetic relaxation and molecular motion in polrystal-line amino acids. 1. Aspartic acid, cystine, glycine, histidine, serine, tryptophan and tyrosine /E.R Andrew et al.//Mol. Phys. 1976.-Vol. 31, N5. -P. 1479-1488.

111. Andrew E. R. Proton magnetic relaxation and molecular motion in polycrys-talline amino acids. 2. Alanine, isoleucine, leucine methionine, norleucine, threonine and valine / E. R Andrew et al. // Mol. Phys. 1976. - Vol. 32, N 3. - P. 795 - 806.

112. Andrew E. R. Proton magnetic relaxation and molecular motion in poly-crystalline amino acids. 3. Arginine, asparagine cysteine, glutamine, phenylalanine proline / E. R. Andrew et al. // Mol. Phys. 1977. Vol. 34, N 6. - P. 1695 - 1706.

113. Slosarek G. Influence of intermolecular dipolar interaction on spinlattice relaxation process in the three-spin groups system. Part II / G. Slosarek, N. Pislewski // Acta Physica Polonica. 1985. - Vol. A68, N 5. - P. 717 - 723.

114. Ganapathy S. Nuclear magnetic resonance and relaxation in DL-norvaline in the solid state / S. Ganapathy, C. A. McDowell, P. Raghunathan // J. Magn. Reson. -1982.-Vol. 50.-P. 197-211.

115. Blinc R. N NQR spectroscopy of some amino acids and nuclear basis via double resonance in the laboratory frame / R. Blinc et al. // J. Chem. Phys. -1972. Vol. 57. - P. 5087 - 5096.

116. Edmonds D. T. Nitrogen quadrupole resonance in amino acids / D. T. Edmonds, P. A. Speight // Phys. Letters. 1971. - Vol. 34A. - P. 325 - 326.14

117. Edmonds D. T. Pure quadrupole resonance of N in amino acids / D. T. Edmonds, S. P. Summers // J. Magn. Reson. 1973. - Vol. 12, N 1. - P. 134.14

118. Edmonds D. T. Pure quadrupole resonance of N in a tetrahedral environment / D. T. Edmonds, M. J. Hunt, A. L. Mackay // J. Magn. Reson. 1973. - Vol. 9, Nl.-P. 66-74.

119. Hunt M. J. The symmetry of the electric field in tetrahedral environments and14its application to N pure quadrupole resonance in amino acids / M. J. Hunt // J. Magn.

120. Reson.-1974.-Vol. 15,N1.-P. 113-121.

121. Blinc R. Nuclear spin-lattice relaxation in ferroelectric triglycine sulfate / R. Blinc et al. // J. Chem. Phys. 1966. - Vol. 44, N 5. - P. 1784 - 1787.

122. Hunt M. J. Deuteium and nitrogen pure quadrupole resonance in deuterated amino acids / M. J. Hunt, A. L. Mackay // J. Magn. Reson. 1974. - Vol. 15, N 3. - P. 402-404.

123. Справочник химика: в 6 т. / под ред. Б. П. Никольского. 3-е изд. - Л.: Химия, 1964. - Т. 2. - 612 с.

124. Козлова О. Г. Рост и морфология кристаллов / О. Г. Козлова. М.: Изд-во МГУ, 1972. - 304 с.

125. Бокий Г. Б. Кристаллохимия / Г. Б. Бокий. М.: Наука, 1971. - 400 с.

126. Китайгородский А. И. Молекулярные кристаллы / А. И. Китайгородский. М.: Изд-во АН СССР, 1955. - 424 с.

127. Miyagawa I. Electron spin resonance of an irradiated single crystal of alanine: second order effects in free radical resonances / I. Miyagawa, W. J. Gordy // J. Chem. Phys. 1960. - Vol. 32, N 1. - P. 255-263.

128. Fujiwara S. Electron spin resonance of irradiated single crystals of amino acids / S. Fujiwara, I. Jamaguchi // Bull. Chem. Soc. Japan. 1958. - Vol. 31. - P. 786.

129. Зарипов M. P. Термостатирование образца в спин-эхо эксперименте / М. Р. Зарипов, Г. М. Кадиевский // Некоторые вопросы физики жидкости: сб. науч. тр. Казань. - 1969. - Вып. 3. - С. 141 - 144. - (Ученые записки Казанского гос. пед. ин-та).

130. Мал ков Н. Р. Справочник по физико-техническим основам глубокого охлаждения / Н. Р. Малков и др.. М.: Госэнергоиздат, 1963. - 416 с.

131. Hahn Е. Н. Spin Echoes / Е. Н. Hahn // Phys. Rev. 1950. - Vol. 80. -P. 580.

132. Carr H. Y. Influence of diffusion on free precession in experiment on NMR/H. Y. Carr, E. M. Purcell // Phys. Rev. 1954. - Vol. 94. - P. 630 - 638.

133. Meiboom S. Modified spin-echo method for measuring nuclear relaxation times / S. Meiboom, D. Gill // Rev. Sci. Instrum. 1958. - Vol. 29. - P. 688 - 691.

134. Allerhand A. Spin-echo NMR studies of chemical exchange. I. Some general aspects / A. Allerhand, H. S. Gutowsky // J. Chem. Phys. 1964. - Vol. 41, N 7. - P. 2115 - 2128.

135. Федотов В. Д. Исследование структуры и релаксационных переходов в линейном полиэтилене импульсным методом ЯМР / В. Д. Федотов и др. //ВМС. 1977.- Т. 19, №2.-С. 327-331.

136. Van Putte К. Elimination of Hi inhomogeneity and spin-spin relaxation inthe determination of spin-lattice relaxation times / K. Van Putte // J. Magn. Reson. -1970.-Vol. 2, N2.-P. 174- 180.

137. Demco D. Effects of the RF phase in spin-lattice relaxation time measurements / D. Demco, A. Simplaceanu, I. Ursu // J. Magn. Reson. 1981. - Vol. 13, N 2. - P. 310 — 316.

138. Crough R. An iterative linear method for calculation of spin-lattice relaxation times / R. Crough, S. Hulbert, A. Raqouseus // J. Magn. Reson. 1982. -Vol. 49, N3.-P. 371 -382.

139. Weiss G. H. The choice of optimal parameters for measurement of spinlattice relaxation times. 3. Mathematical preliminaries for nonideal pulses / G. H. Weiss, J. A. Ferretti // J. Magn. Reson. 1985. - Vol. 61, N 3. - P. 484 - 487.

140. Зарипов M. P. Магнитная релаксация протонов и молекулярные движения в поликристаллических аминокислотах / М. Р. Зарипов // Радиоспектроскопия: сб. статей / АН СССР, Казанский физ.-тех. ин-т. М.: Наука, 1973. -С. 193-229.

141. Еникеева Г. P. Изучение молекулярных движений в системе аэросил-вода / Г. Р. Еникеева, Н. К. Андреев, Ф. Д. Овчаренко, А. Г. Братунец, М. Р. Зарипов//ДАН СССР. 1979. - Т. 246,№ 1.-С. 136- 139.

142. Еникеева Г. Р. Подвижность молекул воды на поверхности непористых сорбентов / Г. Р. Еникеева, М. Р. Зарипов, А. Г. Братунец, Н. К. Андреев // Радиоспектроскопия: сб. научн. тр. / Перм. гос. ун-т. Пермь, 1980. - С. 185 - 189.

143. Андреев Н. К. Термодинамические характеристики сорбированной жидкости и данные ЯМР / Н. К. Андреев, Г. Р. Еникеева, М. Р. Зарипов // Радиоспектроскопия твердого тела: сб. научн. тр. / ИФ СО АН СССР. Красноярск, 1975. - С. 155- 166.

144. Еникеева Г. Р. Исследование влияния парамагнитных примесей на релаксацию протонов воды, сорбированной аэросилом / Г. Р. Еникеева, А. Г. Брату-нец, Н. К. Андреев, Ф. Д. Овчаренко, М. Р. Зарипов // Коллоидный журнал. 1980. -Т. 42, вып. 1.- С. 120- 123.

145. Еникеева Г. Р. Магнитная релаксация протонов воды, адсорбированной на поверхности каолинита / Г. Р. Еникеева, Н. К. Андреев, М. Р. Зарипов, А. Г. Братунец // Укр. физ. журн. 1980. - Т. 25, вып. 11. - С. 1802 - 1805.

146. Еникеева Г. Р. Подвижность молекул воды, адсорбированной на поверхности каолинита / Г. Р. Еникеева, Н. К. Андреев, А. Г. Братунец, М. Р. Зарипов // Укр. хим. журн. 1981. - Т. 47, вып. 3. - С. 270 - 274.

147. Mansfield P. NMR Imaging in Biomedicine / P. Mansfield, P. G. Morris. N. Y.: Academic Press, 1982. - 404 c.

148. Stapf S. Proton and deuteron field cycling NMR relaxometry of liquids in porous glasses: Evidence for Levy-walk statistics / S. Stapf, R. Kimmich, R. O. Seit-ter // Phys. Rev. Lett. 1995. - Vol. 75. - P. 2855 - 2858.

149. Агзамходжаев А. А. Концентрация ОН-групп на поверхности и в объеме кремнеземов / А. А. Агзамходжаев и др. // Изв. АН СССР. Серия химическая. 1969. - Т. 10. - С. 2111 - 2116.

150. Соболев В. А. Исследование связанной воды на поверхности аэросила методом ИКС / В. А. Соболев и др. // Связанная вода в дисперсных системах. 1974. - Вып. 3. - С. 62 - 73.

151. Drost-Hausen W. Structure of water near solid interface / W. Drost-Hausen // Ind. Eng. Chem. 1969. - Vol. 61, N 11. - P. 10 - 47.

152. Манк В. В. О состоянии воды на поверхности кремнезема по данным ЯМР / В. В. Манк, Ф. Д. Овчаренко // Физико-химическая механика и лиофильность дисперсных систем. 1974. - Вып. 6. - С. 3 - 8.

153. Игнатьева Л. А. О механизме элементарного акта взаимодействия воды с поверхностью окислов / Л. А. Игнатьева, В. И. Квливидзе, В. Ф. Киселев // Связанная вода в дисперсных системах: сб. науч. тр. / Моск. гос. ун-т. М.,1970.-Вып. 1.-С. 56-73.

154. Квливидзе В. И. ЯМР протонов при 93 К в воде, адсорбированной на силикагеле / В. И. Квливидзе // ДАН СССР. 1964. - Т. 157. - С. 158 - 161.

155. Michel D. NMR of water adsorbed on the silica gel / D. Michel // Z. Naturforschung. 1967. - Vol. 22, N 11. - P. 1751 - 1760.

156. Егорова Т. С. Влияние природы поверхности силикагеля и кварца на их адсорбционные свойства / Т. С. Егорова и др. // Журнал физ. химии. -1962.-Т. 36.-С. 1458- 1465.

157. Квливидзе В. И. Измерение времени спин-решеточной релаксации на чистом силикагеле при комнатной температуре / В. И. Квливидзе и др. // Кинетика и катализ. 1962. - Т. 3. - С. 91 - 95.

158. Тертых В. А. Формы адсорбированной и структурной воды на поверхности дисперсных кремнеземов / В. А. Тертых и др. // ДАН СССР.1971. Т. 201, № 4. с. 913 - 916.

159. Овчаренко Ф. Д. Гидрофильность глин и глинистых минералов / Ф. Д. Овчаренко. Киев: Изд-во АН УССР, 1961. - 291 с.

160. Тарасевич Ю. И. Адсорбция на глинистых минералах / Ю. И. Тара-севич, Ф. Д. Овчаренко. Киев: Наукова Думка, 1975. - 351 с.

161. Валицкая В. М. Рентгенографические данные минералов со структурой типа 1:1 / В. М.Валицкая // УХЖ. 1968. - Т. 34. - С. 1120 - 1125.

162. Angel В. R. ESR studies of iron oxides associated with the surface of kaolins / B. R. Angel, W. E. J. Vincent // Clay and Clay Minerals. 1978. - Vol. 26, N4.-P. 291.

163. Maiden P. S. Substitution by iron in kaolinite / P. S. Maiden, R. E. Meads // Nature.- 1967.-Vol. 215.-P. 844-846.

164. Hogg C. S. Identification of iron containing impurities in natural Kaolinites using Moessbauer effect / C. S. Hogg, P. S. Maiden // Min. Magazine. -1975.-Vol. 40.-P. 89-96.

165. Jefferson D. A. Electron microscopic and Moessbauer spectroscopic studies of iron-contained kaolinite minerals / D. A. Jefferson, M. J. Tricken, A. P. Winterbotton // Clay and Clay Minerals. 1975. - Vol. 23. - P. 355 - 360.

166. Франк-Каменецкий В. А. Природа структурных примесей и включений в минералах / В. А. Франк-Каменецкий. Д.: ЛГУ, 1964. - 184 с.

167. Fordham A. W. The location of iron-55, strontium-85 and iodide-125 sorbed by kaolinite and dictite particles / A. W. Fordham // Clay and Clay Minerals. -1973.-Vol. 21.-P. 175- 184.

168. McKenzie K. J. D. A moessbauer study of the role of iron impurities in high temperature reaction of caolinite minerals / K. J. D. McKenzie // Clay Minerals. -1973.-Vol. 8.-P. 151-160.

169. Манк В. В. Изучение состояния ионов железа в монтмориллоните методом ЭПР / В. В. Манк и др. // Коллоидный журнал. 1975. - Т. 37, № 4. -С. 651 -655.

170. Ахмедов Н. С. Неорганическая химия / Н. С. Ахмедов. М.: Химия, 1969.-640 с.

171. Справочник химика: в 6 т. / под ред. Б. П. Никольского. 3-е изд. -Л.: Химия, 1964. - Т. 1. - 636 с.

172. Полторак О. М. Лекции по химической термодинамике / О. М. Пол-торак. — М.: Высшая школа, 1971. 212 с.

173. Де Бур Я. Динамический характер адсорбции / Я. Де Бур. М.: ИЛ, 1962.-290 с.

174. Грег С. Адсорбция, удельная поверхность, пористость / С. Грег, К. Синг. М.: Мир, 1970. - 400 с.

175. Герасимов Я. И. Курс физической химии: в 2 т. / Я. И. Герасимов и др.. М.: Химия, 1970. - Т. 1. - 592 с.

176. Zimmerman I. R. Nuclear magnetic resonance studies in multiple phase systems: lifetime of a water molecule in an adsorbed phase on silica gel / I. R. Zimmerman, W. E. Brittin // J. Phys. Chem. 1957. - Vol. 61, N 10. - P. 1328 - 1342.

177. Андреев Н. К. Термодинамика адсорбции и ЯМР релаксация / Н. К. Андреев, Г. Р. Еникеева // Материалы 2 Междунар. симпозиума по энергетике, окружающей среде и экономике, Казань, сент. 1998. Казань: КФМЭИ, 1998.Т. 2. - С. 72 - 75.

178. Bermudes В. М. A proton nuclear magnetic resonance technique for determining the surface hydroxyl content of hydrated silica gel / В. M. Bermudes // J. Chem. Phys. 1970. - Vol. 74, N 23. - P. 4160 - 4161.

179. Morarin V. V. Study of water adsorbed on silica by adsorption, DTA and NMR techniques / V. V. Morarin, R. A. Mills // Zeitschrift fur Phys. Chem., Neue Folge. 1972. - Vol. 78. - P. 298 - 310.

180. Манк В. В. Спектроскопия ЯМР воды в гетерогенных системах / В. В. Манк, Н. И. Лебовка. Киев: Наукова Думка, 1988. - 172 с.

181. Сергеев Н. М. Протонный обмен в воде, в растворах воды, в органических растворителях / Н. М. Сергеев, Н. Д. Сергеева // Структура и динамика молекулярных систем: сб. тезисов. Йошкар-Ола: Изд-во Map. гос. политех, у-та, 1999.-С. 116.

182. Briant С. L. Molecular dynamics study of water microclasters / C. L. Briant, J. J. Burton // J. Chem. Phys. 1975. - Vol. 63, N 8. - P. 3327 - 3333.

183. Шулепов Ю. В. Протонная парамагнитная релаксация адсорбированных молекул воды в дисперсиях каолинита / Ю. В. Шулепов, А. Г. Братунец, Г. Р. Еникеева, М. Р. Зарипов // Укр. физ. журн. 1978. - Т. 22, № 1. - С. 83 - 89.

184. Solomon J. Relaxation processes in two-spin system / J. Solomon // Phys. Rev. 1955. - Vol. 99. - P. 599.

185. Bloembergen N. Proton relaxation times in paramagnetic solutions / N. Bloembergen // J. Chem. Phys. 1957. -Vol. 27. - P. 572.

186. Ривкинд А. И. Протонная релаксация в смесях Н2О- D2O, содержащих парамагнитные ионы / А. И. Ривкинд // ДАН СССР. 1957. - Вып. 112. -С. 239.

187. Попель А. А. Применение ядерной магнитной релаксации в анализе неорганических соединений / А. А. Попель. Казань: Изд-во КГУ, 1975. - 176 с.

188. Pfeifer Н. Der Translationsanteil der protonen relaxation in wasrigen Loesungen paramagnetischer Ionen / H. Pfeifer // Ann. Phys. 1961. -Vol. 8, N 1. -P. 180- 184.

189. Pfeifer H. NMR and relaxation of molecules adsorbed on solids / H. Pfeifer // NMR Basic principles and progress. Springer - N. Y. - 1972. - Vol. 7. - P. 53 - 153.

190. Шулепов Ю. В. Времена парамагнитной релаксации ЯМР адсорбированных на поверхности твердого тела молекул / Ю. В. Шулепов // Укр. физ. журн. 1977.-Т. 22, №3.-С. 451 -459.

191. Child Т. Е. Pulsed NMR study of molecular motion and environment of sorbed water on cellulose / Т. E. Child // Polymer. 1972. - Vol. 13. - P. 259 - 264.

192. Букин А. С. Двухфазная релаксация адсорбированной воды в ионообменной смоле / А. С. Букин, В. И. Квливидзе // ДАН СССР. 1974. - Вып. 219. - С. 629-632.

193. Blaedel W. J. Pulsed NMR measurement of relaxation times in ion exchange resins / W. J. Blaedel et al. // Analytic. Chem. 1972. -Vol. 44. - P. 6 - 10.

194. Resing H. A. NMR relaxation of molecules adsorbed on surfaces / H. A. Resing// Advances Molec. Rel. Proc. 1967 - 1968. - N 1. - P. 109 - 154.

195. Керрингтон А. Магнитный резонанс и его применение в химии / А. Керрингтон, Э. Мак-Лечлан. М.: Мир, 1970. - 448 с.

196. Вишневская Г. П. Спин-решеточная релаксация в водных растворах Мп(И) / Г. П. Вишневская, Ф. М. Гумеров, Б. М. Козырев // ТЭХ. 1975. - Т. 11, вып. 2.-С. 205-213.

197. Айлер Р. К. Коллоидная химия кремнезема и силикатов / Р. К. Ай-лер. М.: Госстройиздат, 1969. - 288 с.

198. У о Дж. Об определении барьеров заторможенного вращения в твердых телах / Дж. Уо, Э. И. Федин // Физика твердого тела. 1962. - Т. 4. - С. 2233 - 2237.

199. Fripiat J. J. Mobility of physically adsorbed hydroxylic molecules on surface made from oxygen atoms / J. J. Fripiat // J. Coll. Interf. Sci. 1977. - Vol. 58, N 3. - P. 511 - 520.

200. Братунец А. Г. Протонная релаксация в водных дисперсиях каолинита / А. Г. Братунец и др. // ДАН СССР. 1980. - Т. 236, № 3. - С. 649 - 652.

201. Crus М. I. NMR study of adsorbed water. 2. Molecular motions in the monolayer hydrate of halloysite / M. I. Crus, M. Letellier, J. I. Fripiat // J. Chem. Phys. 1978. - Vol. 69, N 5. - P. 2018 - 2027.

202. Голованова Г. Ф. Природа протонодонорных центров на поверхности окислов кремния и алюминия / Г. Ф. Голованова, В. И. Квливидзе, В. Ф. Киселев // Связанная вода в дисперсных системах: сб. науч.тр. / Моск. гос. ун-т. -М., 1977. Вып. 4. - С. 178 - 209.

203. Киселев В. Ф. Поверхностные явления в полупроводниках и диэлектриках / В. Ф. Киселев. М.: Наука, 1970. - 288 с.

204. Morarin V. V. Self-diffusion measurements of water adsorbed on silica / V. V. Morarin, R. Mills // Z. Phys. Chem. -1972. Vol. 79. - P. 1-15.

205. Anderson D.W. Ice nucleation and substrate-ice interface / D.W. Anderson //Nature. 1967. - Vol. 216, N 11. - P. 563 - 566.

206. Murday J. S. Kinetics of surface reactions from nuclear magnetic resonance relaxation times / J. S. Murday et al. // J. Phys. Chem. 1975. - Vol. 79, N 24. -P. 2674 - 2687.

207. Contrast agents for NMR imaging: specification. US appl. ser. N 604. -P.721. Filed: April, 27, 1984.

208. Lauffer R. Paramagnetic metall complexes as water proton relaxation agents for NMR imaging: theory and design /R. Lauffer //Chem. Rev. 1987. -Vol. 87.-P. 901 -927.

209. Aime S. An NMR relaxation study of aqueous solutions of Gd(III) chelates / S. Aime, M. Botta, G. Ermondi // J. Magn. Reson. 1991. - Vol. 92, N 3. -P. 613-618.

210. Niemi P. Negative gastrointestinal contrast enhancement and image distortion induced by superparamagnetic particles at 0.02 Tesla / P. Niemi et al. // Magn. Reson. Imaging. 1989. - Vol. 7. - P. 649 - 653.

211. Thakur M. L. NMR imaging of pulmonary parenchyma and emboli by paramagnetic and superparamagnetic contrast agents / M. L. Thakur et al. // Magn. Reson. Imaging. 1989. - Vol. 8. - P. 625 - 630.

212. Pouliquen D. Superparamagnetic iron oxide nanoparticles as a liver MRI contrast agent: contribution of microencapsulation to improved biodistribution / D. Pouliquen et al. // Magn. Reson. Imaging. 1989. - Vol. 7. - P. 619 - 627.

213. Mansfield P. NMR Imaging in Biomedicine / P. Mansfield, P.G. Morris // Advanc. in Magnetic Res., Supplement 2 / ed. by J. S. Waugh. Academic Press, Orlando, Florida, USA. 1982. - P. 354.

214. Федотов В. Д. Исследование протонной релаксации в живых растительных тканях методом спинового эха / В. Д. Федотов, Ф. Г. Мифтахутдинова, Ш. Ф. Муртазин // Биофизика. 1969. - Т. 14, № 5. - С. 873 - 877.

215. Baykeev R. Tissue destruction and blood coagulation in patients with tumors / R. Baykeev, V. R. Khayrullina, Sh. Akhmetzanov, F. M. Mazitova, N. K. Andreev //Abst. of 16 Cancer Congress, New Delfi, 1994. New Delfi, 1994. - P. 23.

216. Андреев H. К. Влияние формы модуляции градиентов магнитного поля на профиль слоя в ЯМР-интроскопии / Н. К. Андреев, М. Р. Зарипов, Р. Ф. Ха-санов // Тез. докл. IX Летней школы АМПЕРЕ, Новосибирск, сент. 1987 г. Новосибирск: ИХКиГ, 1987. - С. 128.

217. Андреев Н. К. ЯМР-интроскопия. Влияние формы модуляции градиентов магнитного поля на профиль слоя / Н. К. Андреев, М. Р. Зарипов, Р. Ф. Хасанов // Радиоспектроскопия: межвуз. сб. науч. тр. / Пермский гос. ун-т. Пермь, 1989.-С. 157-161.

218. Андреев Н. К. Форма ВЧ-импульса и селективное возбуждение / Н. К. Андреев, Р. В. Файзуллин // Тез. докл. 4 Всесоюзн. симпоз. по вычислит, томографии, Ташкент, окг. 1989 г. : в 3 ч. Новосибирск: ИХКиГ, 1989. - Ч. 2. -С. 73 -74.

219. Андреев Н. К. Влияние случайных переходных процессов в магнитной системе MP-томографа на артефакты ЯМР-изображения / Н. К. Андреев // Проблемы энергетики. 1999. - № 11/12. - С. 89 - 93. - (Известия высш. учеб. заведений).

220. Mansfield P. Proton spin imaging by nuclear magnetic resonance / P. Mansfield // Contemporary Phys. 1976. - Vol. 17. - P. 553 - 576.

221. Kumar A. NMR Fourier zeugmatography / A. Kumar, D. Welti, R. R. Ernst // J. Magn. Reson. 1975. -Vol. 18. - P. 69 - 83.

222. Gabillard R. Measure du temps de relaxation T2 en presence d'une in-homogeneite de champ magnetique superieure a la largeur de raie / R. Gabillard // C.R. Acad. Sci. Paris. 1951.-Vol. 232.- P. 1551 - 1553.

223. Ацаркин В. А. ЯМР-интроскопия / В. А. Ацаркин и др. //УФН. -1981.-Т. 135.-С.285 -315.

224. Ernst R. R. Applications of Fourier Transform spectroscopy to magnetic resonance / R. R. Ernst, W. A. Anderson // Rev. Sci. Instrum. 1966. - Vol. 37, N 1. -P. 93 - 99.

225. Lowe I. J. Free induction decay in solids / I. J. Lowe, R. E. Norberg // Phys. Rev. 1957. - Vol. 107. - P. 46.

226. Сороко JI. M. Мультиплексные системы измерений в физике / Л. М. Со-роко. М.: Атомиздат, 1980. - 120 с.

227. Cormack A. M. Representation of a function by its line integrals with some radiological applications / A. M. Cormack // J. Appl. Phys. 1963. - Vol. 34. -P.2722 - 2727.

228. Hounsfield G. N. Computerized transverse axial scanning (tomography): Part I. Description of system / G. N. Hounsfield // Brit. J. Radiology. 1973. - Vol. 46.-P. 1016- 1022.

229. Сороко JI. M. Интроскопия / Л. M. Сороко. М.: Энергоатомиздат, 1983.- 128 с.

230. Soroko L. М. Nuclear magnetic resonace imaging and related topics / L. M. Soroko // Fortschr. Phys. 1983. - Vol. 31, N 8/9. - P. 419 - 509.

231. Левин Г. Г., Вишняков Г. Н. Оптическая томография / Г. Г. Левин, Г. Н. Вишняков. М.: Радио и связь, 1989. - 224 с.

232. Вайнштейн Б. К. Трехмерная электронная микроскопия биологических макромолекул / Б. К. Вайнштейн // УФН. 1973. - Т. 109, № 3. - С. 455 - 497.

233. Введение в современную томографию: учеб. пособие / под. ред. К. С. Тернового, М. В. Синькова. Киев: Наукова Думка, 1983. - 232 с.

234. Пикалов В. В. Реконструктивная томография в газодинамике и физике плазмы / В. В. Пикалов, Н. Г. Преображенский. Новосибирск: Наука, 1987.-231 с.

235. Троицкий И. Н. Статистическая теория томографии / И. Н. Троицкий. -М.: Радио и связь, 1989. 240 с.

236. Физика визуализации изображений в медицине. В 2 т. / под. ред. С. Уэбба. М.: Мир, 1991. - Т. 1. - 408 с. - Т. 2. - 406 с.

237. Ermolaev K.V. NQR scaling imaging / К. V. Ermolaev, S. Dubovotskij,

238. N. Erofeev; Salikhov (ed.) // Magnetic resonance and related phenomena. Exthtended abstracts of the 27 Congress Ampere, Kazan, Zavoisky Physical Technical Institute, 1994. Kazan: KPTI, 1994. - P. 703 - 704.

239. Якименко О. Е. ЭПР-томография / О. Е. Якименко, Я. С. Лебедев // Хим. физика. 1983. - № 4. - С. 445 - 467.

240. Callaghan Р. Т. Principles of nuclear magnetic resonance microscopy / P. T. Callaghan. Oxford: Clarendon Press, 1991.-492 c.

241. Hoult D. I. The signal-to-noise ratio of the nuclear magnetic resonance experiment / D. I. Hoult, R. E. Richards // J. Magn. Reson. 1976. - Vol. 24. - P. 71 - 85.

242. Johnson G. Improvements in performance time for simultaneous three-dimensional NMR imaging / G. Johnson et al. // J. Magn. Reson. 1983. - Vol. 54. -P. 374-384.

243. Hinshaw W. S. Image formation by nuclear magnetic resonance: the sensitve point method / W. S. Hinshaw // J. Appl. Phys. 1976. - Vol. 47. - P. 3709 - 3721.

244. Hinshaw W. S. Spin mapping: the application of moving gradients to NMR / W. S. Hinshaw // Phys. Lett. 1974. - Vol. 48A. - P. 87-88.

245. Hinshaw W. S. Radiographic thin-section image of the human wrist by nuclear magnetic resonance / W. S. Hinshaw, P. A. Bottomley, G. N. Holland // Nature. 1977. - Vol. 270. - P. 722 - 723.

246. Mansfield P. Planar spin imaging by NMR / P. Mansfield, A. A. Maudsley // J. Magn. Reson. 1977. - Vol. 27. - P. 101 - 119.

247. Tropper M. M. Image reconstruction for the NMR echo-planar technique, and for a proposed adaptation to allow continuous data acquisition / M. M. Tropper // J. Magn. Reson. 1981. - Vol. 42. - P. 193 - 202.

248. Захаров К. Л. Интроскопические методы в ЯМР-спектроскопии высокого разрешения / К. Л. Захаров, Ю. С. Константинов, А. М. Смирнов // Радиоспектроскопия: межвуз. сб. научн. тр. / Пермский гос. ун-т. Пермь, 1983. -С. 65 - 76.

249. Фролов В. В. К феноменологической теории модуляционных явлений в ЯМР / В. В. Фролов, В. Л. Данилов // Вестник ЛГУ. 1984. - № 22. - С. 85 - 86.

250. Mansfield P. Multi-mode resonant gradient coil circuit for ultra high speed NMR imaging / P. Mansfield, P. R. Harvey, R. J. Coxon // Meas. Sci. Technol. -1991.-Vol. 2.-P. 1051 1058.

251. Mallett M. J. D. The use of oscillating gradients in NMR imaging of semisolids and diffusion measurements / M. J. D. Mallett et al. // Thesis of the 28-th• Ampere Congress, Canterbury, 1996. Canterbury, 1996. - P. 116 - 117.

252. Codd S. L. A three-dimensional NMR imaging scheme utilizing doubly-resonant oscillating gradient coils / S. L. Codd et al. // Thesis of the 28-th Ampere Congress, Canterbury, 1996. Canterbury, 1996. - P. 407 - 408.

253. Mallett M. J. D. Diffusion measurements using oscillating gradients / M. J. D. Mallett, J. H. Strange // Thesis of the 28-th Ampere Congress, Canterbury,1996. Canterbury, 1996. - P. 360 - 361.

254. Ljunggren S. The influence of the waveform of the time-dependent magnetic field gradient on the spatial localization in the sensitive-point method of NMR imaging / S. Ljunggren // J. Magn. Reson. 1983. - Vol. 54, N 1. - P. 165 - 169.

255. Зарипов M. P. Вычислительно-отображающий комплекс ЯМР-интроскопа / М. Р. Зарипов, Н. К. Андреев, Р. Ф. Хасанов // Радиоспектроскопия: межвуз. сб. научн. тр. Пермь: Изд-во 111 У, 1985. - С. 291 - 297.

256. Locher P. R. Computer simulation of selective excitation in NMR imaging / P. R. Locher// Phil.Trans. Poy. Soc. London. -1980. Vol. 289. - P. 537 - 542.

257. Silver M. S. Highly selective л/2 and 7U pulse generation / M. S. Silver // J. Magn. Reson. 1984. - Vol. 59. - P. 347 - 351.

258. Edelstein W. A. Spin-warp NMR imaging and applications to whole-body imaging / W. A. Edelstein et al. // Phys. Med. Biol. 1980. - Vol. 25. - P. 751 - 755.

259. Андреев Н. К. Низкополевой MP-томограф для широкой сети больниц и клиник / Н. К. Андреев и др. // Тез. докл. 5 Всесоюзного симпозиума по вычислительной томографии, Новосибирск, 1991. Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1991.-С. 17-18.

260. Калантаров П. JI. Расчет индуктивностей: справочная книга / П. J1. Калантаров, JI. А. Цейтлин. JL: Энергоатомиздат, 1986. - 488 с.

261. Рытов С. М. Введение в статистическую радиофизику / С. М. Рытов. -М.: Наука, 1966.-404 с.

262. Hakimov A. M. On Ti- selective NMR and relaxation time spectroscopy

263. A. M. Hakimov, D. Sh. Idiyatullin; Salikhov (ed.) // Magnetic resonance and relatedthphenomena. Extended abstracts of the 27 Congress Ampere, Kazan, Zavoisky Physical Technical Institute, 1994. Kazan: KPTI, 1994. - P. 1060.

264. Andreev N. K. New pulse sequences for T\- and T\/ T2- contrast enhancing in NMR imaging / N. K. Andreev, A. M. Hakimov, D. Sh. Idiyatullin // Magn. Reson. Imaging. 1998. - Vol. 16, N 8. - P. 981 - 987.

265. Андреев Н. К. Импульсные последовательности для усиления Тр и Т1Т2-контрастов в ЯМР-интроскопии / Н. К. Андреев, А. М. Хакимов, Дж. Ш. Идиятуллин // ГГГЭ. 1998. - № 2. - С. 114 - 119.

266. Андреев Н. К. ЯМР-интроскопия с использованием нестационарного эффекта Оверхаузера / Н. К. Андреев, Б. М. Одинцов, К. JI. Аминов, М. Р. Зарипов, Р. М. Мубаракшин, Р. Ф. Хасанов, Р. Г. Яхин // Журнал прикл. спектроск. -1994.-Т. 60.-С. 124- 130.

267. Bottomley P. A. NMR imaging techniques and applications: a review / P. A. Bottomley//Rev. Sci. Instrum. 1982. - Vol. 53, N9.-P. 1319- 1337.

268. Overhauser A. W. Polarization of nuclei in metals / A. W. Overhauser // Phys. Rev. 1953. - Vol. 92. - P. 411 - 415.

269. Andrew E. R. Nuclear polarization / E. R. Andrew // Philos. Trans. R Soc. London. Ser. B. 1980. - Vol. 289. - P. 471 - 481.

270. Одинцов Б. M. Электронно-ядерный эффект Оверхаузера в растворах / Б. М. Одинцов. Казань: Изд-во КФТИ, 1986. - 112 с.

271. Lurie D. J. Proton-electron double magnetic resonance imaging of free radical solutions / D. J. Lurie et al. // Abstr. Of the 6th Meeting of the Intern. Soc. of Magnetic Resonance in Medicine, New York, August 1987. N. Y., 1987. - P. 24.

272. Lurie D. J. Proton-electron double magnetic resonance imaging of free radical solutions / D. J. Lurie // J. Magn. Reson. 1988. - Vol. 76. - P. 366 - 370.

273. Odintsov B. M. Overhauser effect in liquid solutions of paramagnetic ions / B. M. Odintsov // Wiss. Ber. Techn. Hohsch, Leipzig. 1986. - Vol. 9. - P. 59 - 62.

274. Hahn E. L. Spin echoes / E. L. Hahn // Phys. Rev. 1950. - Vol. 80. - P. 580-594.

275. Lurie D. J. Free radicals imaged in vivo in the rat by using proton-electron double resonance imaging / D. J. Lurie et al. // Philos. Trans. R. Soc. London. Ser. B. 1990. - Vol. 333. - P. 453 - 456.

276. Mallard J. R. In vivo NMR imaging in medicine: the Aberdeen approach, both physical and biological / J. R. Mallard et al..

277. Crucker D. In vivo detection of injected free radicals by Overhauser effect imaging / D. Crucker // Magn. Reson. Med. 1990. - Vol. 14. - P. 140 - 147.

278. Zweier J. L. Direct measurement of free radical generation following reperfusion of ischaemic myocardium / J. L. Zweier, J. T. Flaherty, M. L. Weisfeldt // Proc. Natn. Acad. Sei. U.S.A. 1987. - Vol. 84. - P. 1404 - 1407.

279. Fessenden R. W. Electron spin resonance studies of transient radicals / R. W. Fessenden, R. H. Shuler // J. Chem. Phys. 1963. - Vol. 39. - P. 2147 - 2195.

280. Bargon J. Kernresonanz Emission linien waehrend rascher Radikal -reaktionen. I. Aufnahmeverfahren und beispiele / J. Bargon, H. Fischer, U. Johnsen // Z. Naturforsh. - 1967. - Bd 20a. - S. 1551 - 1555.

281. Ward H. R. Nuclear magnetic resonance emission and enhanced absorption in rapid organometallic reactions / H. R. Ward, R. G. Lawler // J. Amer. Chem. Soc. 1967. - Vol. 89. - P. 5518 - 5519.

282. Gloss G. L. Low field effects and CIDNP of biradical reactions / G. L. Gloss; L.T. Muus et al. (eds.) // Chemically Induced Magnetic Polarization. 1977, Dordrecht, Holland. - Dordrecht: D. Reidel Publ. Co. - P. 225 - 256.

283. Гришин Ю. А. Аномальная поляризация ядер при фотохимической накачке / Ю. А. Гришин, Б. Д. Наумов, Р. 3. Сагдеев // Химия высоких энергий. 1978.-Т. 12.-С. 1213- 1222.

284. Зарипов М. Р. Простой ЯМР-интроскоп для малого объема / М. Р. За-рипов, Р. Ф. Хасанов, Н. К. Андреев // Тез. Всесоюзн. науч.-техн. конф., Львов, 1983. М.: ЦП НТО Приборпром, 1983. С. 121 - 122.

285. Зарипов М. Р. ЯМР-томограф: реализация метода чувствительной линии / М. Р. Зарипов, Р. Ф. Хасанов, Н. К. Андреев // Тез. Всесоюз. симп. по вычислительной томографии, 1983. Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1983. - С. 79 - 80.

286. Зарипов М. Р. ЯМР-томография: методика последовательной выборки по линиям / М. Р. Зарипов, Р. Ф. Хасанов, Н. К. Андреев // Тез. Всесоюз. конф. по магнитному резонансу, 1984. Казань: Изд-во КФТИ, 1984. - Вып. 3. - С. 101.

287. Зарипов М. Р. Вычислительно-отображающий комплекс ЯМР-интроскопа / М. Р. Зарипов, Р. Ф. Хасанов, Н. К. Андреев // Тез. Всесоюз. конф. по магнитному резонансу, 1984. Казань: Изд-во КФТИ, 1984. - Вып. 3. - С. 119.

288. Зарипов М. Р. Программатор в стандарте КАМАК для ЯМР-интроскопа / М. Р. Зарипов, Р. Ф. Хасанов, Н. К. Андреев // Радиоспектроскопия: межвуз. сб. науч. тр. / Пермский ун-т. Пермь, 1987. - С. 330 - 334.

289. Зарипов М. Р. Ввод комплексного сигнала ЯМР в ЭВМ через один АЦП / М. Р. Зарипов, Р. Ф. Хасанов, Н. К. Андреев // Материалы IX Всесоюзн. школы по магнитн. резонансу, Кобулети, окт. 1985 г. Пермь: Изд-во ПТУ, 1987. -С. 303-306.

290. Зарипов М. Р. Лабораторный комплекс аппаратуры для исследования методов ЯМР-томографии / М. Р. Зарипов, Р. Ф. Хасанов, Н. К. Андреев // Тез. Всесоюз. симп. по вычислительной томографии, Киев, 1987. Киев: Нау-кова Думка, 1987. - С. 94.

291. Зарипов М. Р. Теория расчета соленоидов в магнитном экране для ЯМР-интроскопии / М. Р. Зарипов, Р. Ф. Хасанов, Н. К. Андреев // Тез. Всесоюз.конф. по магнитному резонансу, Казань, 1984. Казань: Изд-во КФТИ, 1984. -Вып. 3.-С. 118.

292. Андреев Н. К. ЯМР-интроскоп: проблема создания основного магнитного поля / Н. К. Андреев, М. Р. Зарипов, Р. Ф. Хасанов // Радиоспектроскопия: сб. научн. тр. / Перм. гос. ун-т. Пермь, 1985. - С. 287 - 290.

293. Андреев Н. К. Магнитные системы для ЯМР-томографии / Н. К. Андреев, М. Р. Зарипов, Р. Ф. Хасанов // Тез. Всесоюзн. симп. по вычислительной томографии, г. Киев, 1987. Киев: Наукова Думка, 1987. - С. 93.

294. Андреев Н. К. Научно-технические применения ЯМР-интроскопии / Н. К. Андреев, М. Р. Зарипов, Р. Ф. Хасанов // Тез. Всесоюзн. конф. «Применения магнитного резонанса в народном хозяйстве», Казань, 1988. Казань, 1988. - С. 10-11.

295. Андреев Н. К. Магнитная система с заданной геометрией поля / Н. К. Андреев, А. Н. Цветков // Проблемы энергетики. 2001. - № 3/4. - С. 76 -84. - (Известия высш. учеб. заведений).

296. Андреев Н. К. Активное магнитное экранирование с помощью дискретного набора токов / Н. К. Андреев, А. Н. Цветков // Проблемы энергетики.-vT- 2001. № 5/6. - С. 103 - 110.-'(Известия высш. учеб. заведений).

297. Андреев Н. К. Влияние случайных переходных процессов в магнитной системе MP-томографа на артефакты ЯМР-изображения / Н. К. Андреев // Проблемы энергетики. 1999. - № 11/12. - С. 89 - 93. - (Известия высш. учеб. заведений).

298. Фаррар Т. Импульсная и фурье-спектроскопия ЯМР / Т. Фаррар, Э. Беккер. М.: Мир, 1973. - С. 69.

299. Krizan М. Microcomputer interface for a pulsed NMR spectrometer / M. Krizan // Rev. Sci. Instr. 1975. - Vol. 46, N 7. - P. 863 - 866.

300. Wright D. A. Computer controlled NMR spectrometer for two-pulse experiments / D. A. Wright, M. T. Rogers // Rev. Sci. Instr. 1973. - Vol. 44, N 9. -P. 1189- 1192.

301. Adduci D. J. Versatile pulse programmer for nuclear magnetic resonance / D. J. Adduci, В. C. Gerstein // Rev. Sci. Instrum. 1979. - Vol. 50, N 11. -P. 1403 - 1415.

302. Dart J. Highly flexible pulse programmer for NMR application / J. Dart, D. P. Burum, W. K. Rhim // Rev. Sci. Instrum. 1980. - Vol. 51, N 2. - P. 224 - 228.

303. Fitzsimmons J. R. Gradient control system for nuclear magnetic resonance imaging / J. R. Fitzsimmons // Rev. Sci. Instrum. 1982. - Vol. 53, N 9. - P. 1338 - 1343.

304. Holland G. N. A solid state high-power amplifier for pulsed NMR / G.N.Holland, E. Heysmond // J. Phys. E.: Sci. Instrum. 1979. - Vol. 12. - P. 480-483.

305. Drew P. G. Magnets, the heart of NMR imaging systems / P. G. Drew // Diagn. Imag. 1982. - Vol. 4. - P. 17 - 21.

306. Damadian. Field focusing nuclear magnetic resonance (FONAR). Visualization of a tumor in a live animal / Damadian et al. // Science. 1976. - Vol. 194. -P. 1430-1432.

307. Карасик В. P. Физика и техника сильных магнитных полей / В. Р. Кара-сик. М.: Наука, 1964. - 312 с.

308. Казовский Е. Я. Сверхпроводящие магниты / Е. Я. Казовский, В. П. Карцев, В. Р. Шахатарин. JL: Наука, 1967. - 536 с.

309. Монтгомери Б. Получение сильных магнитных полей с помощью соленоидов / Б. Монтгомери. М.: Мир, 1971. - 312 с.

310. Паркинсон Д. Получение сильных магнитных полей / Д. Паркинсон, Б. Малхолл. М.: Атомиздат, 1971. - 428 с.

311. Брехна Г. Сверхпроводящие магнитные системы / Г. Брехна. М.: Мир, 1976.-324 с.

312. Garret М. W. Axially symmetric systems for generating and measuring magnetic fields / M. W. Garret // J. Appl. Phys. 1951. - Vol. 22, N 9. - P. 1091 - 1107.

313. Garret M.W. Thick cylindrical coil systems for strong magnetic fieldsth thwith field or gradient homogeneities of the 6 and 20 order / M. W. Garret // J.

314. Appl. Phys. 1967. - Vol. 38, N 6. - P. 2563 - 2586.

315. Garret M.W. Tables of solenoids with sixth order error and near maximum power efficiency / M. W. Garret // J. Appl. Phys. 1969. - Vol. 40, N 8. - P. 3171-3179.

316. Bruker almanac 1983. Scientific Instruments. Bruker Analitische Messtechnik. Silberstreifen, W. Germany, 1982. - S. 16 - 19.

317. Hoult D. I. Electromagnet for nuclear magnetic resonance imaging / D. I. Hoult, S. Goldstein, J. Caponiti // Rev. Sci. Instrum. 1981. - Vol. 52, N 9. -P. 1342- 1351.

318. Александрова M. Г. Расчет электрических цепей и электромагнитных полей на ЭВМ / Александрова М. Г. и др. ; под. ред. JI. В. Данилова и Е. С. Филиппова. М.: Радио и связь, 1983. - 344 с.

319. Saint-Jaimes Н. Optimization of homogeneous electromagnetic coil systems: application to whole-body NMR imaging magnets / H. Saint-Jaimes, J. Taquin, Y. Barjhoux//Rev. Sci. Instrum. 1981. - Vol. 52. - P. 1501 - 1508.

320. Schlosser E.-G. Berechnung den Magnetfield der Spule mit dem Strom im zylindrisch Eisenschirm / E.-G. Schlosser // Z. Angew. Phys. 1955. - Vol. 7, N 2. — S. 59-61.

321. Смайт Б. Электростатика и электродинамика / Б. Смайт. М.: ИЛ, 1954.-476 с.

322. Lugansky L. В. A method of calculation of a solenoid producing a given magnetis field on its axis / L. B. Lugansky // Nucl. Instrum. and Methods. 1985. - Vol. 236A, N l.-P. 145-151.

323. Луганский Л. Б. Расчет соленоида с заданным распределением магнитного поля / Л. Б. Луганский // ЖТФ. 1985. - Т. 55, вып. 7. - С. 1263 - 1272.

324. Луганский Л. Б. Оптимальные катушки Гельмгольца / Л. Б. Луганский // ЖТФ. 1986. - Т. 56, вып. 5. - С. 884 - 890.

325. Lugansky L. В. Optimal coils for producing uniform magnetic fields / L. B. Lugansky//J. Phys. E: Sei. Instrum. 1987. - Vol. 20. - P. 277 - 285.

326. Луганский Л. Б. Коррекция зональных гармоник в соленоидах / Л. Б. Луганский // ПТЭ. 1989. -№5.-С.214-216.

327. Lugansky L. В. On optimal synthesis of magnetic fields / L. B. Lugansky //Meas. Sei. Technol. 1990. -Vol. 1.- P. 53 -58.

328. Луганский Л. Б. Синтез полей в соленоидальных магнитных системах / Л. Б. Луганский // ПТЭ. 1992. - № 4. - С. 9 - 36.

329. Lambert R. Н. Magnetically shielded solenoid with field of high homogeneity / R. H. Lambert // Rev. Sei. Instrum. 1975. - Vol. 46, N 3. - P. 337 - 452.

330. Sauzade M. D. NMR spectrometry in high fields / M. D. Sauzade, S. K. Kan // Adv. in Electronics and Electron Physics. 1973. - Vol. 34. - P. 1 - 93.

331. Oedberg G. On the use of a quadrupole coil for NMR spin-echo diffusion studies / G. Oedberg, L. Oedberg // J. Magn. Reson. 1974. - Vol. 16, N 2. - P. 342-347.

332. Mansfield P. Active magnetic screening of gradient coils in NMR imaging / P. Mansfield, B. Chapman // J. Magn. Reson. 1986. - Vol. 66, N 3. - P. 573 - 576.

333. Savelainen M. K. Magnetic resonance imaging at 0.02 T: design and evaluation of radio frequency coils with wave winding / M. K. Savelainen // Acta Polytechnica Scandinavica. Appl. Phys. Ser. 1988. - Vol. 158. - P. 1 - 65.

334. Андреев H. К., Цветков A. H. Установка для исследования и настройки магнитных полей / Н. К. Андреев, А. Н. Цветков // Проблемы энергетики. 2004. - № 5/6. - С. 79 - 85. - (Известия высш. учеб. заведений).

335. Андреев Н. К., Цветков А. Н. Учет влияния отраженных токов в синтезе магнитных полей / Н. К. Андреев, А. Н. Цветков // Проблемы энергетики. 2003. - № 9/10. - С. 75 - 79. - (Известия высш. учеб. заведений).

336. Андреев Н. К. ЯМР-релаксация и спиновая диффузия в молекулярных кристаллах / Н. К. Андреев // Структура и динамика молекулярных систем: сб. статей. Вып. 11. В 3 ч. Йошкар-Ола: Изд-во Марийского гос. техн. ун-та, 2004.-Ч. 2.- С. 98- 103.

337. Андреев Н. К. Диффузия магнитной энергии и спин-решеточная релаксация в молекулярных твердых телах / Н. К. Андреев // Проблемы энергетики. 2004. - № 9/10. - С. 75 - 79. - (Известия высш. учеб. заведений).

338. Андреев Н. К. Физико-химические характеристики адсорбированной жидкости и ЯМР-релаксация / Н. К. Андреев //Структура и динамика молекулярных систем: сб. статей. Вып. 10. Казань: Изд-во КГУ, 2003. - С. 52 - 57.

339. Андреев Н. К. Низкочастотная ЯМР-интроскопия / Н. К. Андреев // Тез. Всероссийской конф. «Структура и динамика молекулярных систем». -Йошкар-Ола: Изд-во Марийского гос. техн. ун-та, 1999. С. 174.

340. Андреев Н. К. Методы и приборы низкочастотной релаксационной ЯМР-интроскопии: научное издание / Н. К. Андреев. Казань: Казан, гос. энерг. ун-т, 2003. - 288 с.

341. Андреев Н. К. ЯМР-расходометрия и анализ в современных технологиях / Н. К. Андреев. Казань: Казан, гос. энерг. ун-т, 2004. - 104 с.

342. Андреев H. К. Структурные исследования кристаллических аминокислот методом ядерной магнитной релаксации / Н. К. Андреев // Тез. 4 Всероссийской конф. «Новые достижения ЯМР в структурных исследованиях». -Казань: Изд-во КГУ, 2005. С. 174.