kärnmagnetisering

Kärnmagnetisering är magnetiseringen som uppstår hos kärnornas spinn när materia placeras i ett yttre magnetfält. Den ligger till grund för kärnmagnetresonans (NMR) och relaterade tekniker som MRI. Varje kärna med spin I har magnetiskt moment μ = γ ħ I, där γ är det gyromagnetiska förhållandet.

I ett konstant fält B0 orienterar sig magnetiska momenten längs fältet, men en skillnad i befolkningen mellan energinivåerna ger en nettomagnetisering M i riktning mot B0. Polariseringen är mycket liten vid rumstemperatur och vanliga tätheter men ökar med större B0 eller lägre temperatur.

Dynamiken följer Larmor-precession med ω0 = γ B0. Efter en radiosignalpuls avviker M⊥ och avklingar med tidskonstanterna T1 (återhämtning av Mz) och T2 (depolarisering av M⊥). Den avklingande M⊥ inducerar en spänning i mottagspolen, vilket ger NMR-signaler.

Användningar: NMR-spektroskopi avslöjar molekylers struktur och kemiska miljöer, medan MRI gör bildbaserad diagnostik av vävnad. Signalstyrkan är starkt beroende av kärntyp, B0, temperatur och miljö. För större signal används hyperpolarisationsmetoder såsom DNP eller PHIP.