Grundlagen der kernmagnetischen Resonanz (NMR)

Prinzip

Die Grundprinzipien der kernmagnetischen Resonanz (NMR) sollen dargestellt und untersucht werden. Die Durchführung der Experimente erfolgt mit dem MRT-Trainingsgerät, welches die Möglichkeit bietet kleinere Proben in einer Probenkammer direkt zu untersuchen. Das Gerät wird dabei über die mitgelieferte Software gesteuert. Die grundlegenden Untersuchungen beinhalten das Einstellen der Systemfrequenz auf die Larmorfrequenz, die Festlegung des Auslenkwinkels des Magnetisierungsvektors, die Effekte der Substanzmenge auf das Signal, die Auswirkungen spezieller Magnetfeldinhomogenitäten, die Messung eines Spin- Echo-Signals und eine Mittelungsprozedur, die das Signal-Rausch-Verhältnis maximieren soll. Das Einstellen all dieser Parameter ist unumgänglich für ein MR-Bild hoher Güte.

Vorteile

• Vollständiges, einfach zu installierendes und preisgünstiges MRT-System speziell für die Lehre
• Deckt alle Themen von den physikalischen Grundlagen (NMR) bis zu den 2D- und 3D-Bildgebungssequenzen ab
• Ausführliches Handbuch von detaillierten Versuchsbeschreibungen Teil des Lieferumfangs
• Der Versuch ist in einfach zu bewältigenden Einzelschritten aufgeteilt
• Das handliche MRT-System kann überall im Praktikumsraum aufgestellt werden

Aufgaben

1. Anpassung der Systemfrequenz an die Larmorfrequenz.
2. Einstellen der HF-Pulsdauer (High Frequency), um den Anregungswinkel des Magnetisierungsvektors festzulegen.
3. Einflüsse der Substanzmenge auf die Amplitude des FID-Signals (Free Induction Decay).
4. Minimierung magnetischer Feldinhomogenitäten durch Überlagerung mit einem zusätzlichem magnetischen Feld (shim).
5. Wiedergewinnung eines relaxierten FID-Signals mittels eines Spin-Echos, welches die angeregten Kernspins um 180° phasenverschiebt.
6. Verbesserung vom Signal-Rausch-Verhältnis des FID-Signals.

Lernziele

• Kernspins
• Atomkerne mit magnetischem Moment
• Präzessionsbewegung der Kernspins
• Magnetisierung
• Resonanzbedingung, MR-Frequenz
• MR-Anregungswinkel
• FID-Signal (Free Induction Decay)
• Spin-Echo
• Relaxationszeiten (T1: Längsmagnetisierung, T2: Quermagnetisierung)
• Signal-Rausch-Verhältnis