Fritt induksjonsforfall

I Fourier-transform ion syklotron resonans (FID) er det observerbare NMR-signalet som genereres av ikke-likevektsnukleær magnetisk spinnmagnetisering som foregår rundt magnetfeltet (konvensjonelt langs z-aksen). Denne ikke-likevektsmagnetiseringen kan opprettes generelt ved å bruke en puls av radiofrekvens nær Larmor-frekvensen til kjernespinnene.

Hvis magnetiseringsvektoren har en ikke-null komponent i xy-planet, vil den foregående magnetiseringen indusere en tilsvarende oscillerende spenning i en deteksjonsspole som omgir prøven.^[1] Dette tidsdomenesignalet digitaliseres og deretter transformeres Fourier for å oppnå et frekvensspektrum av NMR-signalet, dvs. NMR-spektret.^[2]

Varigheten av NMR-signalet er til slutt begrenset av T₂-avslapning, men gjensidig forstyrrelse av de forskjellige tilstedeværende NMR-frekvensene fører også til at signalet dempes raskere. Når NMR-frekvenser er løst godt, som det vanligvis er tilfelle i NMR for prøver i løsning, er det totale forfallet av FID avslappingsbegrenset, og FID er omtrent eksponentiell (med tidskonstanten T₂ endret, indikert med T₂^*).^{[trenger referanse]} FID-varighet vil da være i størrelsesorden sekunder for kjerner som ¹H.

Spesielt hvis et begrenset antall frekvenskomponenter er til stede, kan FID analyseres direkte for kvantitative bestemmelser av fysiske egenskaper, slik som hydrogeninnhold i flydrivstoff, fast og væskeforhold i meieriprodukter (tidsdomene NMR).^[3]

Fremskritt i utviklingen av sensorer på kvanteskala, spesielt NV-sentre, har muliggjort observasjon av FID av enkeltkjerner.^[4] Når du måler presesjonen til en enkelt kjerne, må kvantemekanisk måling av tilbakevirkning vurderes. I dette spesielle tilfellet bidrar også målingen i seg selv til forfallet som forutsagt av kvantemekanikken.

Referanser

^ Joseph P. Hornak. «The Basics of MRI». Rochester Institute of Technology. Besøkt 11. februar 2021. |kapittel= ignorert (hjelp)
^ Duer, Melinda J. Introduction to Solid-State NMR Spectroscopy. Blackwell Publishing, 2004, p. 43-58.
^ H. Todt, G. Guthausen, W. Burk, D. Schmalbein, and A. Kamlowski. Water/moisture and fat analysis by time-domain NMR. Food Chemistry 96, 3 p. 436-440 (2006) doi: 10.1016/j.foodchem.2005.04.032
^ K. S. Cujia, J. M. Boss, K. Herb, J. Zopes, and C. L. Degen. Tracking the precession of single nuclear spins by weak measurements. Nature 571, 230-233 (2019) doi:10.1038/s41586-019-1334-9

Autoritetsdata

[1] Joseph P. Hornak. «The Basics of MRI». Rochester Institute of Technology. Besøkt 11. februar 2021. |kapittel= ignorert (hjelp)

[Duer2004p43-58-2] Duer, Melinda J. Introduction to Solid-State NMR Spectroscopy. Blackwell Publishing, 2004, p. 43-58.

[TODT2006-3] H. Todt, G. Guthausen, W. Burk, D. Schmalbein, and A. Kamlowski. Water/moisture and fat analysis by time-domain NMR. Food Chemistry 96, 3 p. 436-440 (2006) doi: 10.1016/j.foodchem.2005.04.032

[SingleFID_Nature-4] K. S. Cujia, J. M. Boss, K. Herb, J. Zopes, and C. L. Degen. Tracking the precession of single nuclear spins by weak measurements. Nature 571, 230-233 (2019) doi:10.1038/s41586-019-1334-9

[1]

[2]

[3]

[4]