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Desenvolvimento de instrumentação para o estudo de materiais magnéticos usando RMN com campo externo zero / Development of instrumentation for the study of magnetic materials using zero-field NMRSá, Alessandro Aguiar de Castro 22 November 2005 (has links)
Este trabalho de mestrado teve por objetivo a recuperação de um espectrômetro de RMN de dupla-ressonância construído na década de 1980 para o estudo de materiais no estado sólido. Esse espectrômetro foi parcialmente destruído por um raio que atingiu o prédio do IFSC-USP em 2001, tendo sua parte digital inutilizada, a qual envolvia o gerador de pulsos, e o digitalizador e promediador de sinais. Este trabalho envolveu a instalação de uma placa geradora de pulsos e um osciloscópio digital, ambos comerciais, controlados por um computador executando programas elaborados por nosso grupo. Embora o espectrômetro permita a implementação de técnicas de RMN de alta resolução de dupla-ressonância para o estudo de materiais no estado sólido, os primeiros experimentos de RMN foram realizados com materiais magnéticos, os quais permitiram sua execução sem a utilização do magneto supercondutor. No momento, esse espectrômetro encontra-se em fase de aprimoramento e testes de desempenho e já tornou possível a obtenção de resultados importantes em materiais magnéticos / The objective of this work was to repair and upgrade a double-resonance NMR spectrometer assembled in the 80s for studying solid-state materials. In 2001 this instrument was damaged by an atmospheric discharge that destroyed its digital modules, i.e., the pulse generator, digitizer, and averager. The work reported on here involved installing a new pulse-generator board and a programmable digital oscilloscope, both commercially available. These are computer-controlled by software developed by our research group. Although the spectrometer allows the use of double resonance NMR techniques for studying solid-state materials, the first experiments were done with magnetic materials, which required no superconducting magnet. Presently, the spectrometer is still being tested and improved. Even so, it is already capable of yielding important data in the study of magnetic materials
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Estudo do composto intermetálico GdAl2 via ressonância magnética nuclear em campo magnético externo nulo / Zero-field NMR study of intermetallic compound GdAl2Silva, Rodrigo de Oliveira 21 August 2009 (has links)
Recentemente, o Laboratório de Espectroscopia de Alta Resolução por RMN (LEAR), do Instituto de Física de São Carlos - USP, decidiu iniciar pesquisa na área de materiais magnéticos sem a aplicação de campo magnético externo. Por esta razão, montou-se um espectrômetro de RMN em campo zero (RMNz), tendo como componente principal um console de banda larga (1-600 MHz) da empresa TECMAG, adquirido com o apoio da FAPESP. Para o início das atividades de pesquisa nesta nova área de atuação, optou-se por estudar uma amostra modelo já bastante estudada, o composto intermetálico policristalino GdAl2. Apesar desta amostra já ter sido muito estudada nos últimos 60 anos, surpreendentemente resultados inéditos foram obtidos para este material. Neste estudo, adquiriu-se sinais de RMN com a utilização da técnica de spin-eco, empregando-se dois pulsos de rf separados por um período de tempo denominado tempo ao eco. Esta técnica foi empregada de duas formas básicas distintas. A primeira, devido ao fato das larguras dos espectros nestes estudos serem sempre muito largas (dezenas de MHz), não é possível excitar toda banda espectral com apenas uma excitação de radiofrequência (rf), sendo necessário se fazer a varredura das frequências de excitação e respectivas observações dos sinais, e, posteriormente, para obtenção do espectro como um todo, reunir todos esses resultados em apenas um gráfico das amplitudes dos sinais adquiridos versus as frequências utilizadas. A segunda forma envolveu a aquisição do sinal de RMN fixando-se a frequência e variando-se o tempo ao eco, obtendo-se as denominadas oscilações quadrupolares. Entre os resultados mais importantes, destacam-se a aquisição de espectros de 27Al com alta resolução, onde se pode observar, diretamente a partir dos espectros, o acoplamento quadrupolar deste núcleo com o gradiente de campo elétrico produzido pela distribuição de cargas elétricas locais. Além disso, variaram-se parâmetros experimentais tais como separação e largura de pulsos em experimentos de spin-eco e se analisou como estes parâmetros influenciam os sinais adquiridos. Pôde-se constatar também que os experimentos de oscilação quadrupolar corroboram os experimentos realizados em função da frequência, fornecendo os mesmos valores de acoplamento quadrupolar. Com a variação da largura e separação dos pulsos de rf usados nos experimentos de spin-eco, se observou o aparecimento dos múltiplos ecos para o núcleo de 27Al (spin 5/2), já previstos pela teoria. Os mesmos experimentos foram realizados para os núcleos de 155Gd e 157Gd (ambos spin 3/2). Neste caso, também se mediu os valores dos acoplamentos quadrupolares diretamente a partir dos espectros, mas não foi possível medi-los a partir da observação das oscilações quadrupolares. Variando-se a temperatura, observou-se também que o comportamento da magnetização segue a lei de Curie-Weiss, através do deslocamento das linhas observadas. / Recently, the Laboratory of High Resolution Spectroscopy for NMR (LEAR), of the Institute of Physics of São Carlos - USP, decided to initiate a research on the area of magnetic materials without the application of external magnetic field. For this reason, a spectrometer of NMR in zero field was assembled (NMRz), having as main component a broad band equipment (1-600 MHz) from a company named TECMAG, acquired with the support of FAPESP. For the beginning of the activities of research in this new area, it was opted to study a sample model already sufficiently studied, the polycrystalline intermetallic compound GdAl2. Although this sample is known to have already been much studied in the last 60 years, surprisingly unpublished results were obtained for this material. In this work, one acquired signals of NMR with the use of the spin-echo technique, using two rf pulses separated by a period of time called time to echo. This technique was employed using two distinct basic forms. The first one, due to the fact that the widths of the spectres in these studies are always very wide (tens of MHz), it is not possible to excite all spectral band with only one radiofrequency (rf) pulse, being required to first do a sweeping of frequencies of excitation and respective observation signals, and, after that, in order to get the spectrum as a whole, to collect all these results in only one graph of the amplitude of the signals acquired versus the used frequencies. The second form involved the acquisition of the NMR signal fixing one frequency and varying the time to echo, getting the called quadrupole oscillations. Amongst the most important results, are the acquisition of spectra of 27Al with high resolution, which is observed, directly from the spectra, the quadrupole coupling of this nucleus with the gradient of electric field produced by the local electric charges distribution. Moreover, experimental parameters were varied, such as separation and width of pulses in spin-echo experiments and it was analyzed as how these parameters influence the acquired signals. It was seen that the experiments of quadrupole oscillation corroborate the experiments carried in function of the frequency, resulting the same values of quadrupole coupling. With the variation of the width and separation of the used pulses of rf in the spin-echo experiments, it was observed the appearance of the multiple echoes for the nucleus of 27Al (spin 5/2), already provided for theory. The same experiments had been carried out for the nuclei of 155Gd and 157Gd (both spin 3/2). In this case that, also it was measured the quadrupole couplings values directly from spectra, but could not measure them from the quadrupole oscillations. Varying the temperature, it was also observed that the behavior of the magnetization follows the law of Curie-Weiss, through the displacement of the observed lines.
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Estudo do composto intermetálico GdAl2 via ressonância magnética nuclear em campo magnético externo nulo / Zero-field NMR study of intermetallic compound GdAl2Rodrigo de Oliveira Silva 21 August 2009 (has links)
Recentemente, o Laboratório de Espectroscopia de Alta Resolução por RMN (LEAR), do Instituto de Física de São Carlos - USP, decidiu iniciar pesquisa na área de materiais magnéticos sem a aplicação de campo magnético externo. Por esta razão, montou-se um espectrômetro de RMN em campo zero (RMNz), tendo como componente principal um console de banda larga (1-600 MHz) da empresa TECMAG, adquirido com o apoio da FAPESP. Para o início das atividades de pesquisa nesta nova área de atuação, optou-se por estudar uma amostra modelo já bastante estudada, o composto intermetálico policristalino GdAl2. Apesar desta amostra já ter sido muito estudada nos últimos 60 anos, surpreendentemente resultados inéditos foram obtidos para este material. Neste estudo, adquiriu-se sinais de RMN com a utilização da técnica de spin-eco, empregando-se dois pulsos de rf separados por um período de tempo denominado tempo ao eco. Esta técnica foi empregada de duas formas básicas distintas. A primeira, devido ao fato das larguras dos espectros nestes estudos serem sempre muito largas (dezenas de MHz), não é possível excitar toda banda espectral com apenas uma excitação de radiofrequência (rf), sendo necessário se fazer a varredura das frequências de excitação e respectivas observações dos sinais, e, posteriormente, para obtenção do espectro como um todo, reunir todos esses resultados em apenas um gráfico das amplitudes dos sinais adquiridos versus as frequências utilizadas. A segunda forma envolveu a aquisição do sinal de RMN fixando-se a frequência e variando-se o tempo ao eco, obtendo-se as denominadas oscilações quadrupolares. Entre os resultados mais importantes, destacam-se a aquisição de espectros de 27Al com alta resolução, onde se pode observar, diretamente a partir dos espectros, o acoplamento quadrupolar deste núcleo com o gradiente de campo elétrico produzido pela distribuição de cargas elétricas locais. Além disso, variaram-se parâmetros experimentais tais como separação e largura de pulsos em experimentos de spin-eco e se analisou como estes parâmetros influenciam os sinais adquiridos. Pôde-se constatar também que os experimentos de oscilação quadrupolar corroboram os experimentos realizados em função da frequência, fornecendo os mesmos valores de acoplamento quadrupolar. Com a variação da largura e separação dos pulsos de rf usados nos experimentos de spin-eco, se observou o aparecimento dos múltiplos ecos para o núcleo de 27Al (spin 5/2), já previstos pela teoria. Os mesmos experimentos foram realizados para os núcleos de 155Gd e 157Gd (ambos spin 3/2). Neste caso, também se mediu os valores dos acoplamentos quadrupolares diretamente a partir dos espectros, mas não foi possível medi-los a partir da observação das oscilações quadrupolares. Variando-se a temperatura, observou-se também que o comportamento da magnetização segue a lei de Curie-Weiss, através do deslocamento das linhas observadas. / Recently, the Laboratory of High Resolution Spectroscopy for NMR (LEAR), of the Institute of Physics of São Carlos - USP, decided to initiate a research on the area of magnetic materials without the application of external magnetic field. For this reason, a spectrometer of NMR in zero field was assembled (NMRz), having as main component a broad band equipment (1-600 MHz) from a company named TECMAG, acquired with the support of FAPESP. For the beginning of the activities of research in this new area, it was opted to study a sample model already sufficiently studied, the polycrystalline intermetallic compound GdAl2. Although this sample is known to have already been much studied in the last 60 years, surprisingly unpublished results were obtained for this material. In this work, one acquired signals of NMR with the use of the spin-echo technique, using two rf pulses separated by a period of time called time to echo. This technique was employed using two distinct basic forms. The first one, due to the fact that the widths of the spectres in these studies are always very wide (tens of MHz), it is not possible to excite all spectral band with only one radiofrequency (rf) pulse, being required to first do a sweeping of frequencies of excitation and respective observation signals, and, after that, in order to get the spectrum as a whole, to collect all these results in only one graph of the amplitude of the signals acquired versus the used frequencies. The second form involved the acquisition of the NMR signal fixing one frequency and varying the time to echo, getting the called quadrupole oscillations. Amongst the most important results, are the acquisition of spectra of 27Al with high resolution, which is observed, directly from the spectra, the quadrupole coupling of this nucleus with the gradient of electric field produced by the local electric charges distribution. Moreover, experimental parameters were varied, such as separation and width of pulses in spin-echo experiments and it was analyzed as how these parameters influence the acquired signals. It was seen that the experiments of quadrupole oscillation corroborate the experiments carried in function of the frequency, resulting the same values of quadrupole coupling. With the variation of the width and separation of the used pulses of rf in the spin-echo experiments, it was observed the appearance of the multiple echoes for the nucleus of 27Al (spin 5/2), already provided for theory. The same experiments had been carried out for the nuclei of 155Gd and 157Gd (both spin 3/2). In this case that, also it was measured the quadrupole couplings values directly from spectra, but could not measure them from the quadrupole oscillations. Varying the temperature, it was also observed that the behavior of the magnetization follows the law of Curie-Weiss, through the displacement of the observed lines.
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Desenvolvimento de instrumentação para o estudo de materiais magnéticos usando RMN com campo externo zero / Development of instrumentation for the study of magnetic materials using zero-field NMRAlessandro Aguiar de Castro Sá 22 November 2005 (has links)
Este trabalho de mestrado teve por objetivo a recuperação de um espectrômetro de RMN de dupla-ressonância construído na década de 1980 para o estudo de materiais no estado sólido. Esse espectrômetro foi parcialmente destruído por um raio que atingiu o prédio do IFSC-USP em 2001, tendo sua parte digital inutilizada, a qual envolvia o gerador de pulsos, e o digitalizador e promediador de sinais. Este trabalho envolveu a instalação de uma placa geradora de pulsos e um osciloscópio digital, ambos comerciais, controlados por um computador executando programas elaborados por nosso grupo. Embora o espectrômetro permita a implementação de técnicas de RMN de alta resolução de dupla-ressonância para o estudo de materiais no estado sólido, os primeiros experimentos de RMN foram realizados com materiais magnéticos, os quais permitiram sua execução sem a utilização do magneto supercondutor. No momento, esse espectrômetro encontra-se em fase de aprimoramento e testes de desempenho e já tornou possível a obtenção de resultados importantes em materiais magnéticos / The objective of this work was to repair and upgrade a double-resonance NMR spectrometer assembled in the 80s for studying solid-state materials. In 2001 this instrument was damaged by an atmospheric discharge that destroyed its digital modules, i.e., the pulse generator, digitizer, and averager. The work reported on here involved installing a new pulse-generator board and a programmable digital oscilloscope, both commercially available. These are computer-controlled by software developed by our research group. Although the spectrometer allows the use of double resonance NMR techniques for studying solid-state materials, the first experiments were done with magnetic materials, which required no superconducting magnet. Presently, the spectrometer is still being tested and improved. Even so, it is already capable of yielding important data in the study of magnetic materials
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