Kernspinresonanz

Kernspinresonanz,

 

Kernresonanz, magnetische Kernresonanz, paramagnetische Kernresonanz, Abkürzung NMR [für englisch nuclear magnetic resonance], der Nachweis der Larmor-Präzession eines magnetischen Kernmoments beziehungsweise des damit verbundenen Kernspins I in einem (starken) äußeren Magnetfeld der Flussdichte B durch ein hochfrequentes magnetisches Wechselfeld. Die Kernspinresonanz äußert sich als Dämpfung der zur Wechselfelderzeugung benutzten Sendespule (Absorptionsverfahren, »Purcell-Methode«) oder durch Induktion einer Wechselspannung in einer von der Sendespule getrennten Empfangsspule (Kerninduktion, »Bloch-Methode«), wenn durch (langsame) Änderung des Magnetfeldes B Resonanz zwischen Larmorfrequenz und Frequenz des magnetischen Wechselfeldes erzielt wird. Bei der am häufigsten benutzten Protonenresonanz beträgt die Larmorfrequenz in einem magnetischen Gleichfeld von 1 T circa 14 Megahertz. - Ein Kern mit dem Drehimpuls (Spin) I hat nach der Quantenmechanik 2I + 1 diskrete Einstellmöglichkeiten seines Spins (und damit seines magnetischen Dipolmoments) zur Magnetfeldrichtung und somit 2I + 1 äquidistante Energiezustände. Die Frequenz der Larmor-Präzession entspricht der Energiedifferenz benachbarter Zustände. Kerne mit Spin I = 1,³/₂, 2,. .. haben außer dem magnetischen Dipolmoment noch ein elektrisches Quadrupolmoment. Dessen Wechselwirkung mit in der Probe vorhandenen elektrischen Feldgradienten (inhomogenen Ladungsverteilungen der Elektronenhüllen) bewirkt Verschiebungen der Energieniveaus und damit das Auftreten mehrerer Resonanzlinien im NMR-Spektrum (Quadrupolaufspaltung). Die Kernspinresonanz wird außer zur Messung magnetischer Kernmomente v. a. in der NMR-Spektroskopie genutzt.

 

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Computer- und Kernspintomographie

 

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