DE2549788A1 - Magnetische kernpolarisierungs-verfahren - Google Patents

Magnetische kernpolarisierungs-verfahren

Info

Publication number
DE2549788A1
DE2549788A1 DE19752549788 DE2549788A DE2549788A1 DE 2549788 A1 DE2549788 A1 DE 2549788A1 DE 19752549788 DE19752549788 DE 19752549788 DE 2549788 A DE2549788 A DE 2549788A DE 2549788 A1 DE2549788 A1 DE 2549788A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
frequency
nuclei
frequency sweep
magnetic field
sweep
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19752549788
Other languages
English (en)
Inventor
Wiebren Sjoerd Veeman
Costantino Sheldon Yannoni
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of DE2549788A1 publication Critical patent/DE2549788A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/46NMR spectroscopy
    • G01R33/4641Sequences for NMR spectroscopy of samples with ultrashort relaxation times such as solid samples
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F13/00Apparatus or processes for magnetising or demagnetising

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

Amtliches Aktenzeichen:
Neuanmeldung
Aktenzeichen der Anmelderin: SA 974 035
Magnetische Kernpolarisierungs-Verfahren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, wie es aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 hervorgeht
Kernspinpolarisation oder magnetische Kerndipolmomente sind erforderlich, um kernmagnetische Resonanzerscheinungen zu beobachten. In kernmagnetischen Resonanz-Untersuchungen bei Festkörpern !ist es häufig erforderlich, mit Kernen zu arbeiten, die eine lange Relaxationszeit besitzen. Die Relaxationszeit (T1) wird häufig auch als Polarisationszeit bezeichnet. In vielen Festkörpern mit Kernen langer Relaxationszeit ist es oft unmöglich, kernmagnetische Resonanz-Untersuchungen durchzuführen, weil es erforderlich ist, zulange zur Kernspinpolarisations-Entwicklung zu warten.
Es sind die verschiedensten Vorschläge bekannt, um diese Schwierigkeiten zu überwinden, indem die kurze Relaxationszeit anderer in Festkörpern vorhandener Kerne ausgenutzt ird. Eine solche Verfahrensweise wird mit Kreuzrelaxation bezeichnet. Beschrieben ist dies beispielsweise im "Journal of Chemical Physics", Band 29, Nr. 4, Oktober 1958 auf den Seiten 804 bis 812. Bei dieser Verfahrensweise wird die Festkörperprobe in ein Gleichmagnetfeld gegebener Feldstärke eingebracht und langsam um eine Achse gedreht, die senkrecht zur Richtung der Feldlinien des Gleichmagnetfeldes liegt. Es ist also hierbei ein magnetisches Gleichfeld vorgegebener
809822/06S3
75497
Feldstärke erforderlich, das für anschließende kernmagnetische Resonanz-Untersuchungen nicht gerade günstig ist.
Ein anderes Verfahren ist der Zeitschrift "Physical Review", Band 132, Nr. 2, vom 15. Oktober 1963 auf der Seite 610 zu entnehmen. Hier wird die Festkörperprobe ebenfalls in ein magnetisches Gleichfeld, jedoch sehr geringer Feldstärke, eingebracht, wobei gleichzeitig ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld fester Frequenz auf die Festkörperprobe zur Einwirkung gebracht wird; die Festfrequenz entspricht dabei der Kernresonanzfrequenz kurzer Relaxationsdauer. Ein solches Verfahren besitzt jedoch den Nachteil, daß ein magnetisches Gleichfeld, wenn auch geringer Feldstärke, benötigt wird, das für nachfolgende kernmagnetische Resonanz-Untersuchungen unzweckmäßig ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein verbessertes Kernpolarisationsverfahren bei langer Relaxationszeit in ! einem Festkörper bereitzustellen, wobei keine nachteiligen ; Wirkungen aufgrund einer magnetischen Gleichfeld-Magnetisierung zu verzeichnen sind.
Diese Aufgabe wird gelöst, wie es im Kennzeichen des Anspruchs dargelegt ist.
! Es wird also zunächst ein magnetisches Gleichfeld hoher, je- ! doch beliebig einstellbarer Feldstärke, an die Festkörperprobe angelegt, um anschließend die Festkörperprobe einem
elektromagnetischen Hochfrequenzfeld auszusetzen, das ausreichend stark ist, um eine nennenswerte Anzahl von Kernen kurzer Relaxationszeit für eine Zeitdauer anzuregen, die mindestens so lang ist, wie die erforderliche Zeit zur Polarisierung von Kernen mit langer Relaxationszeit.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchejn.
SA 974 035 609822/0653
Die Erfindung wird anschließend anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt eine schematische Ansicht der Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Wie in der Zeichnung dargestellt, wird eine Festkörperprobe 10 in ein magnetisches Gleichfeld eingebracht, das durch einen schematisch dargestellten Magneten 12 bereitgestellt wird. Die Festkörperprobe 10 kann sich dabei in einem hier nicht gezeigten Behälter befinden, falls pulverförmiger Zustand vorgesehen ist oder sonstige Gründe dies zweckmäßig erscheinen lassen. Bei Raumtemperatur flüssige oder gasförmige Proben lassen sich ebenfalls mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens untersuchen, wenn sie vorher auf ihren Festkörperzustand abgekühlt werden und anschliej ßend während des Polarisierungsprozesses hierin gehalten werden.
!Bestimmte Kerne besitzen kurze Relaxationszeiten. Beispiele !hierfür sind: 35Cl, 81Br, 79Br, 127I und 14N. Andere Kerne !besitzen lange Relaxationszeiten. Beispiele hierfür, die sich iaußerdem mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens polarisieren !lassen, sind: 1H, 13C und 19F.
jDie Feldstärke des magnetischen Gleichfeldes H_, das wie gesagt [durch den Magneten 12 bereitgestellt wird, läßt sich nach Beliejben einstellen, um die anschließende kernmagnetische Resonanz- !Untersuchung an den polarisierten Kernen mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens optimal durchführen zu können. In den !meisten Fällen wird es zweckmäßig sein, die kernmagnetische Resonanz-Untersuchung mit einem möglichst starken magnetischen Gleichfeld durchzuführen, wobei die Definition für eine für !die Zwecke der Erfindung hohe magnetische Feldstärke zwischen
1000 und 100 000 Gauß oder sogar noch höher liegt. Der bevorzugte Bereich für die kernmagnetische Resonanz-Untersuchung,' gemäß der Erfindung, liegt zwischen 10 000 und 75 000 Gauß. Eines der Hauptmerkmale der Erfindung ist darin zu sehen, daß die magnetische Feldstärke zur Anwendung des Polarisierungs-
SA 974 035 S0982?/065 3
: ■ 7549788
i - 4 -
Verfahrens auf einen Wert einstellbar ist, der für die anschließende kernmagnetische Resonanz-Untersuchung optimal ist.
Wie in der Zeichnung dargestellt, ist die Festkörperprobe von siner Hochfrequenzspule 14 eingeschlossen, die an einen Hochfrequenz-Oszillator 16 angeschlossen ist. Die Frequenz des Hochfrequenz feldes , wie es durch die Hochfrequenzspule 14 bereitgestellt wird, läßt sich durch Ändern des Kapazitätswertes des parallel zur Spule angeschlossenen Kondensators 18 variieren. Sur Durchführung des erfindun^sgemäßen Verfahrens wird die Frequenz des innerhalb der Hochfrequenzspule 14 erzeugten hochfrequenten elektromagnetischen Feldes, das auf die Festkörperprobe 10 einwirkt, dabei derart geändert, daß ein Frequenzbereich stejtig überstrichen wird. Der hierbei überstrichene Frequenzbereich des hochfrequenten elektromagnetischen Feldes hängt von der Feldstärke des magnetischen Gleichfeldes und der speziellen Kern- ;art der Kerne kurzer Relaxationszeit ab. Der Frequenzdurchlauf
läßt sich dabei entweder von einer niedrigen Frequenz zu einer höheren Frequenz, wie z.B. von 27 bis 41 MHz oder auch von einer hohen Frequenz zu einer niedrigeren Frequenz, wie z.B. von 41 bis 27 MHz oder auch in einer Kombination beider Durchlaufarten, d.h. von 27 bis 41 und wieder zurück auf 27 MHz, durchführen. Hierbei kann mehr als ein Durchlauf in vorgegebener Richtung angewendet werden. Zusätzliche Durchläufe in vorgegebener Richtung erhöhen die Polarisierung bis zu einem gewissen Grad, iso daß weitere Durchläufe in gleicher Richtung keine zusätzlichen JBeiträge zur Polarisation mehr liefern. Die Durchlaufzeiten können von 1 bis 2 Sekunden bis zu über 15 Sekunden gewählt sein. Eine durchlaufzeit von etwa 15 Sekunden wird bevorzugt, wenn ein einziger Durchlauf vorgesehen wird. Die Durchlaufzeit hängt von der Größe des Frequenzbereichs, der dabei überstrichen wird, ab. durchlaufe größeren Frequenzbereichs erfordern proportional erhöhte Durchlaufzeiten. Das Durchlaufverhältnis variiert zwischen 0,9 bis 2,8 MHz pro Sekunde.
Der Frequenzbereich, dem die Festkörperprobe bei Durchlauf ausge-
SA 974 035 60 9 8 2 2 /06,53
_ 5- 7549788
setzt ist, hängt von dem magnetischen Gleichfeld und dem speziellen Kerntyp mit kurzer Relaxationszeit ab. Nachstehende Tabelle zeigt Schätzwerte für Frequenzbereiche in Anwendung auf spezielle Kerntypen bei verschiedenen magnetischen Gleichfeldstärken.
Feldstärke HQ in Gauß
Kern 1.000 10.000 50.000 66-101 100.000
Material 35Cl Frequenz, MHz 100-326
1,4-Dichlorbenzol 81Br 34-35,6 26-43 95-365 149-184
1,4-Dibrombenzol 79Br 224-229 205-248 190-360 314-540
1,4-Dibrombenzol 127I 269-273 248-294 507-593 325-595
1,4-Dijodbenzol a* 127I 273-277 258-292 14-16,8 204-478
14N 549-551 542-558 465-635
Azet/-Itril 2,5-3,1 1,7-4,5 29,4-32,5
Hierin bedeutet a. daß zwei Frequenzbereiche für jede Gleichfeldstärke vorgesehen sind.
Beispiel 1
Die Festkörperprobe besteht aus 1,4-Dichlorbenzol, enthaltend die Kerne H und C mit langen Relaxationszeiten. Außerdem sind
35
hierin Cl-Kerne mit kurzen Relaxationszeiten vorhanden. Die
Festkörperprobe wird wie in der Zeichnung gezeigt, in ein magnetisches Gleichfeld mit einer Feldstärke von 5400 Gauß eingebracht. Die Feldstärke ist hierbei so gewählt, daß sie mit der Feldstärke für HQ eines speziellen kernmagnetischen Resonanz-Unter suchungsgerätes übereinstimmt, das anschließend angewendet wird, um Untersuchungen an polarisierten Protonkernen 1H durch- ;zuführen. Hierauf folgend wird die Festkörperprobe einem hochfrequenten elektromagnetischen Feld ausgesetzt, das in einem Durchlauf zwischen 25 MHz und 41 MHz variiert wird. Dieser Frequenz-
SA 974 035
609822/06
durchlauf beansprucht 5 Sekunden. Hierbei werden die Η-Kerne zu 50 % (+ 10 %) der vollen Gleichgewichtspolarisation polarisiert.
Beispiel II
Dieses Beispiel entspricht dem Beispiel I mit der Ausnahme, daß der Frequenzdurchlauf 15 Sekunden beträgt. Die Polarisation der
Η-Kerne beträgt 80 % % (+ 10 %) der vollen Gleichgewichtspolarisation.
Beispiel III
Dieses Beispiel entspricht ebenfalls dem Beispiel I mit der Ausnahme, daß der Freguenzdurchlauf 7 Sekunden beansprucht. Außerdem wird der Frequenzdurchlauf mit jeweils 7 Sekunden 5 mal wiederholt, Die Polarisation der ^"H-Kerne liegt zwischen 90 und 95 % (+10 %) der vollen Gleichgewichtspolarisation.
Beispiele IV bis VII
Auch hier werden die H-Kerne wie in Beispiel I beschrieben, mit 5400 Gauß polarisiert, wobei ein 5 Sekunden dauernder Durchlauf im Frequenzbereich zwischen 27 bis 41 MHz für folgende Festkörperverbindungen durchgeführt wird:
1,3,5-Trichlorbenzol I 1,2,4,5-Tetrachlorbenzol
2,5-Dichlorbenzochinon j
2,6-Dichlorbenzochinon ;
i Beispiel VIII
F-Kerne werden bei 5750 Gauß unter Anwendung eines 5 Sekunden dauernden Durchlaufs über den Frequenzbereich zwischen 27 bis ;41 MHz in l,3,5-Trifluor-2,4,6-Trichlorbenzol polarisiert.
60982Ϊ/06Ϊ3

Claims (1)

  1. 7R49788
    PATENTANSPRÜCHE
    Verfahren zum Polarisieren von Kernen langer Relaxationsdauer in einem Festkörper unter Einwirken eines magnetischen Gleichfeldes, wobei die Festkörperprobe außerdem noch Kerne kurzer Relaxationszeit enthält, die einem hochfrequenzten elektromagnetischen Feld ausgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein starkes magnetisches Gleichfeld an die Festkörperprobe angelegt wird und daß das hierauf angelegte hochfrequente elektromagnetische Feld in einem Frequenzdurchlauf derart variiert wird, daß eine nennenswerte Anzahl von Kernen kurzer Relaxationszeit angeregt wird, wobei die Zeitdauer für die Anregung zumindestens der für die Polarisation der Kerne langer Relaxationszeit erforderlichen Zeitdauer entspricht.
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstärke des magnetischen Gleichfeldes oberhalb von 1000 Gauß eingestellt wird.
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzdurchlauf von einer niedrigeren Frequenz zu einer höheren Frequenz durchgeführt wird.
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzdurchlauf von einer höheren Frequenz zu einer niedrigeren Frequenz durchgeführt wird.
    p. Verfahren nach Anspruch 1 bis Anspruch 4, dadurch gekenn- j j zeichnet, daß der Frequenzdurchlauf mit einer Rate von j j 0,9 bis 2,8 MHz pro Sekunde durchgeführt wird.
    Verfahren mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekenn- . Zeichnet, daß das hochfrequenzte elektromagnetische Feld wäiiirend mehrerer Frequenzdurchläufe zwischen mini-
    sä 974 035 609822/0653
    maler und maximaler Frequenz zur Einwirkung gebracht wird.
    7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Frequenzdurchlauf in gleicher Richtung erfolgt wie der erste Frequenzdurchlauf,
    8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Frequenzdurchlauf in gegenüber dem ersten Frequenzdurchlauf umgekehrte Richtung durchgeführt wird.
    9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Frequenzbereich zwischen 27 bis 41 MHz durchlaufen wird.
    10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9f dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Feldstärke auf einen Wert zwischen 10.000 und 75.000 Gauß eingestellt wird.
    035 609822/0653
DE19752549788 1974-11-20 1975-11-06 Magnetische kernpolarisierungs-verfahren Withdrawn DE2549788A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/525,326 US3953789A (en) 1974-11-20 1974-11-20 Method of polarizing nuclei

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2549788A1 true DE2549788A1 (de) 1976-05-26

Family

ID=24092777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19752549788 Withdrawn DE2549788A1 (de) 1974-11-20 1975-11-06 Magnetische kernpolarisierungs-verfahren

Country Status (5)

Country Link
US (1) US3953789A (de)
JP (1) JPS5843690B2 (de)
DE (1) DE2549788A1 (de)
FR (1) FR2292320A1 (de)
GB (1) GB1506411A (de)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4642206A (en) * 1983-06-27 1987-02-10 Syracuse University Production of spin polarized fusion fuels
US4694255A (en) * 1983-11-04 1987-09-15 General Electric Company Radio frequency field coil for NMR
DE3340384A1 (de) * 1983-11-08 1985-05-15 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Hochfrequenz-einrichtung einer kernspinresonanz-apparatur mit einer oberflaechenspule
DE3340337A1 (de) * 1983-11-08 1985-05-15 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Hochfrequenz-einrichtung einer kernspinresonanz-apparatur
US4692705A (en) * 1983-12-23 1987-09-08 General Electric Company Radio frequency field coil for NMR
JPS60205380A (ja) * 1984-03-30 1985-10-16 Jeol Ltd Nmrプロ−ブ用コイル
JPS60263383A (ja) * 1984-06-11 1985-12-26 Yoshiro Nakamatsu 一面ドライブ可能二面フロツピイデイスク
US4613837A (en) * 1984-11-07 1986-09-23 Elscint, Ltd. Multiple feed Rf coils
DE9018147U1 (de) * 1989-11-20 1997-06-05 Kropp, Ellen, Brione Anordnung zur Verwendung von insbesondere magnetischen Vektorpotentialen zur Behandlung von Materialien
US5250898A (en) * 1991-08-09 1993-10-05 Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Method and means for magnetic resonance imaging and spectroscopy using pulsed saturation transfer contrast

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3586743A (en) * 1965-05-04 1971-06-22 Philippe F Van Eeck Process for making solid state current limiters and other solid state devices
US3566256A (en) * 1969-06-16 1971-02-23 Varian Associates Frequency swept sideband gyromagnetic resonance spectrometer

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5843690B2 (ja) 1983-09-28
FR2292320B1 (de) 1979-05-11
GB1506411A (en) 1978-04-05
US3953789A (en) 1976-04-27
JPS5162782A (en) 1976-05-31
FR2292320A1 (fr) 1976-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0088970B1 (de) Verfahren zum Messen der magnetischen Kernresonanz für die NMR-Tomographie
DE69834106T2 (de) Anordnung einer koplanaren hts-rf- probenspule für nmr-anregung auf mehreren frequenzen
DE2833800A1 (de) Verfahren zur gewinnung einer bildinformation von einem objekt
DE3323657A1 (de) Spulenanordnung
DE2549788A1 (de) Magnetische kernpolarisierungs-verfahren
DE3422688A1 (de) Verfahren zur analyse der eigenschaften eines gegenstandes oder eines magnetischen feldes
DE2533824A1 (de) Verfahren zur beobachtung der magnetischen resonanz einer zu untersuchenden probe und dafuer geeignetes spektrometer
DE2755091A1 (de) Messverfahren fuer magnetische kernresonanz
DE2061018A1 (de) Verfahren zur Aufnahme von Spinresonanzspektren und hierfuer geeignetes Spinresonanz-Spektrometer
DE2755357A1 (de) Spule zur erzeugung von magnetfeldern hoher und extrem hoher homogenitaet
EP0425611B1 (de) Verfahren zur aufnahme von spinresonanzspektren und zur spinresonanz-bildgebung
EP0422170B1 (de) Verfahren zur aufnahme von spinresonanzspektren
DE3008337C2 (de)
DE69826742T2 (de) Gerät und Verfahren zur Erzeugung von Gradientenmagnetfeldern für hochauflösende NMR-Experimente im magischen Winkel
DE2833853C2 (de) Verfahren zur Aufnahme von Kernspinresonanzspektren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE3922505C2 (de)
DE69033077T2 (de) Elektronenspinresonanzsystem
DE3839820C2 (de)
DE2103340A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Feinstabilisierung des Magnetfeldes eines magnetischen Kernresonanzgerätes mittels eines Kernresonanzstabilisators
Brändle et al. Impulsspektroskopische Untersuchungen der Elektronenspinrelaxation in freien Radikalen
CH661798A5 (de) Verfahren und vorrichtung zum aufnehmen dreidimensionaler kernresonanzspektren.
DE69326594T2 (de) Verfahren zur Anregung und Ermittlung von magnetischen Kernresonanzsignalen, insbesondere in Leichtwasser
DE949357C (de) Verfahren und Geraet zum Messen und Steuern magnetischer Felder und zur Werkstoffpruefung
EP0422172A1 (de) Verfahren zur aufnahme von spinresonanzspektren.
DE102008064610A1 (de) Anregung von Ionen in ICR-Massenspektrometern

Legal Events

Date Code Title Description
OD Request for examination
8130 Withdrawal