Puls NMR mit hyperpolarisierten Protonen in Metallen

Abstract

Protonen Puls NMR ist als vielseitige Methode in der Festkörperphysik, Chemie, Biologie und Medizin etabliert. Um das elektromagnetische Signal eines freien Induktionszerfalls (FID) zu detektieren, werden bei der NMR ca. 1018 Protonen benötigt. Die daraus resultierende kleine Empfindlichkeit wird vor allem durch die geringe Polarisation von einigen ppm durch die Boltzmannverteilung im Magnetfeld verursacht. NMR Messungen an Protonen in Metallen sind daher nur bei Materialien mit extrem hoher Wasserstofflöslichkeit wie Palladium bei Raumtemperatur möglich.<br /> Durch die Verwendung eines polarisierten Protonenstrahls kann ein NMR Signal schon bei nur 1013 detektiert werden. Dadurch war es möglich, am Bonner Zyklotron erstmals Spin Spin und Spin Gitter Realxationszeiten in Gold und Wolfram zu messen. Weitere Messungen wurden an Graphit, Silizium und PtRh Legierung durchgeführt.

<b>NMR with hyperpolarized protons in metals</b><br /> Proton pulse NMR, established as a versatile method in solid state physics, chemistry, biology and medicin, requires on the order of 1018 nuclei to detect an electromagnetic signal in a free induction decay (FID). The main cause for this small sensitivity is the low polarisation in the order of a few ppm due to the Boltzmanndistribution in the magnetic field. Thus, NMR experiments on hydrogen are limited to metals with an extremely high hydrogen solubility like Pd near room temperature.<br /> Using a polarized proton beam, a NMR signal is possible with as few as 1013 implanted nuclei. For the first time spin-spin and spin-lattice relaxation times were measured in Au and W with this technique at the Bonn cyclotron. Further measurements included carbon, silicon and PtRh alloy.