Magnetische Kernresonanz

Zusammenfassung

Bringt man eine Substanz, die Atomkerne mit dem magnetischen Dipolmoment μ und dem Kerndrehimpuls I enthält, in ein Magnetfeld H ₀, so können die Kerne aus quantenmechanischen Gründen nur ganz bestimmte Winkellagen zur Magnetfeldrichtung H ₀ einnehmen, und zwar nur solche, bei denen die Komponente μH ₀ des Vektors μ in Richtung H ₀ gequantelt ist (Abb. 1). Jeder Lage eines magnetischen Dipols in einem äußeren Magnetfeld ist eine ganz bestimmte, vom Winkel zwischen dem Dipolmoment μ und dem äußeren Feld H ₀ abhängige potentielle Energie V zugeordnet (Abb. 2). Die Energiedifferenzen ΔV zwischen benachbarten Quantenlagen sind gleich groß. Wenn man eine Probe, die Kernmagnete enthält (d. h. I + 0), in einem Magnetfeld in geeigneter Weise einer elektromagnetischen Strahlung aussetzt, deren Frequenz ω ₀ = 2πν ₀ die Bedingung ΔV = ω ₀ h erfüllt (h = h/2π, h = PLANCKsches Wirkungsquant), so kann ein Kern, der gerade so zum äußeren Magnetfeld orientiert ist, daß er sich in einem niedrigen Energieniveau befindet, ein Energie quant aus dem Straubingsfeld absorbieren und in den nächsthöheren Energiezustand übergehen (Abb. 3). Diese Frequenz hängt von der Größe des Magnetfeldes H ₀ ab. Es gilt

$$ {\omega _{0}} = \gamma {H_{0}} $$

((1))

Den Faktor γ nennt man gyromagnetisches Verhältnis, wobei $\gamma = \frac{{{\mu _{I}}}}{{\hbar I}}$.