Prinzipien der Kernspinresonanz

Bei der Kernspinresonanz handelt es sich hauptsächlich um einen Prozess, bei dem Strahlung einer bestimmten Frequenz in einem äußeren Magnetfeld gespalten und absorbiert wird. Gleichzeitig erzeugen nicht alle Atomkerne magnetische Kräfte. Bei der Kernspinresonanz wird hauptsächlich das Magnetfeldphänomen von Atomkernen genutzt. Das Phänomen der Kernspinresonanz beruht hauptsächlich auf den heutzutage üblichen Strahlungsinstrumenten. Die Prinzipien der Kernspinresonanz werden häufig zur Durchführung molekularer Forschungen und zur klinischen Untersuchung von Krankheiten eingesetzt.

Die Untersuchung der Molekülstruktur und -dynamik mittels Kernspinresonanz wird hauptsächlich in klinischen Anwendungen im täglichen Leben eingesetzt. Sie wird auch bei der Untersuchung einiger physikalischer Phänomene verwendet. Sie ist eine weit verbreitete Analysemethode und wird in der Physik, Chemie, Biologie und verschiedenen anderen Bereichen eingesetzt. Sie wird hauptsächlich bei klinischen Tests verwendet.

Magnetresonanz ist ein physikalischer Prozess, bei dem ein Atomkern mit einem von Null verschiedenen magnetischen Moment unter Einwirkung eines äußeren Magnetfelds eine Zeiman-Aufspaltung seiner Spin-Energieniveaus erfährt und in Resonanz gerät, um Radiofrequenzstrahlung einer bestimmten Frequenz zu absorbieren. Nicht alle Atomkerne können dieses Phänomen erzeugen. Atomkerne können Kernspinresonanz erzeugen, weil sie einen Kernspin haben. Der Kernspin erzeugt ein magnetisches Moment, und wenn sich das magnetische Kernmoment in einem statischen äußeren Magnetfeld befindet, erzeugt es einen präzedierenden Kern und eine Aufspaltung des Energieniveaus. Unter der Einwirkung eines alternierenden Magnetfelds absorbiert der Spinkern elektromagnetische Wellen einer bestimmten Frequenz und wechselt von einem niedrigeren Energieniveau zu einem höheren Energieniveau. Dieser Vorgang wird Kernspinresonanz genannt.

Die Kernspinresonanz (NMR) basiert auf den Eigenschaften der Quantenmagnetphysik auf atomarer Ebene. Kerne mit einer ungeraden Anzahl von Protonen oder Neutronen haben intrinsische Eigenschaften: Kernspin, Spin-Drehimpuls. Der Kernspin erzeugt ein magnetisches Moment. Bei der NMR-Methode zur Beobachtung von Atomen wird die Probe einem starken äußeren Magnetfeld ausgesetzt. Moderne Instrumente verwenden normalerweise supraleitende Magnete mit niedriger Temperatur. Das Magnetfeld des Kernspins selbst wird unter einem äußeren Magnetfeld neu angeordnet und die meisten Kernspins befinden sich in einem Zustand niedriger Energie. Wir wenden ein zusätzliches elektromagnetisches Feld an, um den Kernspin vom Niedrigenergiezustand in einen Hochenergiezustand zu stören. Wenn er dann in den Gleichgewichtszustand zurückkehrt, wird eine Radiofrequenz freigesetzt, das NMR-Signal. Mit diesem Verfahren können wir molekularwissenschaftliche Forschung betreiben, etwa zur Molekülstruktur, -dynamik usw.

Das Obige stellt das Prinzip der Kernspinresonanz dar. Die Kernspinresonanz ist derzeit das wichtigste Instrument zur Diagnose von Krankheiten und wird hauptsächlich in der molekularen Forschung eingesetzt. Um bestimmte Formen medizinischer Strahlung zu vermeiden, wird zur Bereitstellung von Informationen hauptsächlich die Magnetresonanztomographie als biologische Spin-Imaging-Technologie verwendet, wobei es sich um eine umfassendere Diagnosetechnik als manche medizinische Bildgebung handelt.