Hallo Oliver,
vielen Dank für die Erläuterungen. Mir ist – nach dem Lesen dieser Zeilen und nach dem Wälzen anderer Literatur und ziemlich intensivem Nachdenken – jetzt einiges mehr klar. Dennoch bestehen immer noch Fragen. Meine Intension ist, einen experimentellen Nachweis zu führen mit dem Ziel, die NMR für eine praktische Anwendung zu nutzen – als Sensor sozusagen. Hierzu möchte ich aber vorher die Grundlagen begriffen haben, andernfalls wird’s sich aufs Herumprobieren beschränken.
Die physikalische Grundlage der magnetischen Kernresonanz ist
der Einfluß eines statischen äußeren Magnetfelds auf die
Energieniveaus des Atomkerns. Das mangetische Moment des Kerns
koppelt an das äußere B-Feld und kann daher, analog zu den
Elektronen, diskrete Energieniveaus annehmen.
Um Übergänge zwischen den diskreten Energieniveaus zu
induzieren, benötigt man ein weiteres hochfrequentes B-Feld,
welches dann natürlich die entsprechende Resonanzbedingung
erfüllen muß.
Das habe ich verstanden.
Resonanzbedingung heißt: die Energie des induzierten Feldes
muß der Differenz zweier Niveaus entsprechen.
Genau, und das bedeutet, dass diese veranschaulichende Präzession immer nur während der Übergangsvorgänge stattfindet.
Das Kreiselmodell, in dem von Präzession die Rede ist, dient
nur zur mechanistischen Veranschaulichung und ist nicht
verbatim zu übertragen. Eine Präzession im klassischen Sinne
gibt es in der Quantenphysik nicht. Dafür gibt es magnetische
Momente und Unschärferelationen.
Ja, das sehe ich auch ein. Die veranschaulichende mech. Modellvorstellung kann helfen. Man darf es halt nicht in aller Konsequenz nutzen.
Man muß zwischen dem statischen B-Feld, dessen Intensität wie
du richtig sagst die Resonanzfrequenz bestimmt und dem
(hochfrequenten) Resonanzfeld selbst unterscheiden.
Ich denke mir, hier kann man sich das ruhig klassisch vor Augen führen:
Eine Spannkraft längs der Kreiseldrehachse würde die Präzessionsfrequenz beeinflussen, sofern der Kreisel überhaupt eine Störung von außen erhalten hat, also Präzession ausführt. Die Spannkraft würde die Frequenz proportional beeinflussen.
Die Sättigung der Resonanz kommt ja daher zustande, daß
irgendwann alle Kerne in Resonanz sind. Eine weitere
Intensitätserhöhung beim hochfrequenten B-Feld liefert also
keine weitere Wirkung der Resonanz.
Hm, ich meinte eigentlich erst mal das Gleichfeld: Warum benötige ich so starke Felder, wenn’s auch kleinere täten, hätte ich es ja auch leichter, weil kleinere Resonanzfrequenzen zu verarbeiten wären. Ich denke mir halt, dass man erst mit starken Feldern eine hinreichend hohe Anzahl von Kernen ausgerichtet erhält, weil sie immer bestrebt sind, durch thermische Effekte zu chaotisieren. Die Frage ist jetzt aber, wie kann ich das System optimieren, d. h. wie hängt die erhaltene Amplitude des Nutzsignals vom Gleichfeld ab (bei konstantem Anregungswechselfeld)?
Viele Grüße
Dieter