Zur Messung kernmagnetischer Relaxationszeiten aus freien Präzessionsbewegungen

Abstract

Regt man kernmagnetische Präzessionsbewegungen durch zwei Hochfrequenzimpulse an. dann erhält man drei zeitlich getrennte Kernsignale — zwei Abklingkurven und ein Echo —. Aus deren Verlauf lassen sich die beiden Relaxationszeiten T₁ und T₂ direkt und zum Teil auch unabhängig von allen experimentellen Größen bestimmen. In der vorliegenden Arbeit wird dies im einzelnen diskutiert und abgeleitet. Kurze Spin—Spin-Relaxationszeiten (γ B T₂ ≪ 1) können aus dem exponentiellen Abfall der Abklingkurven ermittelt werden, wenn die relative Halbwertsbreite der Feldverteilung B/H₁ ≪1 ist. Lange Relaxationszeiten T₂ lassen sich aus der Amplitudenabnahme einer mit zunehmendem Impulsabstand aufgenommenen Echofolge ermitteln. Die quantitative Behandlung zeigt, daß deren Verlauf von den Daten des Impulsprogramms und von allen anderen experimentellen Größen unabhängig ist. Justierfehler können die Meßergebnisse also prinzipiell nicht verfälschen. Damit wird es möglich, durch eine absichtliche Vergrößerung der Feldinhomogenität auch im Zwischenbereich T₂ zu bestimmen. Zur Messung der Spin—Gitter-Relaxationszeit hat man den Amplitudenverlauf des zweiten Abfalls * zu untersuchen. Beobachtet man dessen exponentiellen Anstieg und trägt diesen logarithmisch auf, dann werden die Meßergebnisse ebenfalls von Justierfehlern unabhängig. Man kann aber auch den Abstand des Amplitudenminimums vom ersten Impuls bestimmen und daraus T₁ errechnen. In diesem Fall muß wiederum B/H₁ ≪1 vorausgesetzt werden. Ferner gehen der Drehwinkel des ersten Impulses und der Resonanzabstand bzw. deren Justierfehler in die Auswertung ein. Gemessen wurden Relaxationszeiten von Eisen (III)nitrat-. Kupfersulfat-. Nickelsulfat und Nickelchlorid-Lösungen.