Wir führen Kernspinresonanz-Experimente bei extrem niedrigen Magnetfeldern mit unserem Stickstoff-gekühlten Supraleitenden Quanten Interferenz Detektor (SQUID) durch. Ein gepulstes Magnetfeld Bp von ein paar Millitesla wird zur Probenpolarisation verwendet. Nach Abschalten dieses Polarisationsfelds wird der "free induction decay" (FID) der Probe im Mess-Magnetfeld BM in der Größenordnung des Erdmagnetfelds beobachtet.
Im Vergleich zu konventioneller Kernspinresonanz (NMR) in Magnetfeldern von einigen Tesla erfordert Niederfeld-Kernspinresonanz einen erheblich geringeren experimentellen Aufwand und ermöglicht die Untersuchung verschiedener Relaxationsprozesse. Bei fester relativer Homogenität skaliert eine NMR-Linie linear mit dem Mess-Magnetfeld und führt zu einer sehr schmalen Linie bei kleinen Feldern, die im Bereich der Lebensdauer-begrenzten naürlichen Linienbreite liegt.
Die Abbildung zeigt schematisch unseren experimentellen Aufbau. Die flüssige Probe wird in die Spule zur Erzeugung des Polarisationsfelds Bp eingesetzt. Sie befindet sich unterhalb des Fiberglas-Kryostats mit dem SQUID-Sensor innen an seiner Unterseite. Die Spule für das gepulste Feld Bac zum Flippen der Spins ist außen um die Bp-Spule gewickelt. Ein Helmholtz-Spulenpaar erzeugt das senkrecht zum Polarisationsfeld Bp orientierte Mess-Magnetfeld Bm. Das Gradientenfeld Gzz wird durch ein Maxwell-Spulenpaar erzeugt. Die anderen beiden Gradientenfield-Komponenten Gzx und Gzy werden durch beidseitig angeordnete planare Gitterspulen erzeugt.
Niederfeld-Magnetresonanztomografie-Messungen wurden an einer Peperonischeibe durchgeführt. Die Größe der Probe betrug etwa 22 mm × 17 mm. Die transversale Relaxationszeit T2* der Probe wurde zu 0.6 s bestimmt. Die Amplitude des gemessenen “free induction decay”-Signals entsprach etwa dem von 0.5 ml Leitungswasser. Die Abbildung zeigt ein Foto der Peperonischeibe und das rekonstruierte zweidimensionale Magnetresonanz-Bild des gemessenen Spin-Echo-Signals ohne Mittelung. Die geometrische Form der Probe wird im MRT-Bild gut wiedergegeben.
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PUBLIKATIONEN:
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