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Beobachtungen:

Magnetresonanz

siehe auch /Wikipedia/
http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetresonanztomographie
http://de.wikipedia.org/wiki/Larmorfrequenz

Das Messverfahren beruht auf einer synchronen Anregung von Kernteilchen und der anschließenden Messung der Zeit bis diese wieder in den Normalzustand übergehen.

Einige Teilchen im zu untersuchenden Gewebe besitzen (wie ein mechanischer Kreisel) einen Eigendrehimpuls (Spin) und sind dadurch magnetisch.
Mit einem äußeren elektromagnetischen Feldes läßt sich die Ausrichtung dieser Spins einstellen.
Wenn neben einem konstanten Magnetfeld auch noch ein schwächeres Wechselfeld auf diese Teilchen wirkt, dann können sie bei geeigneten Bedingungen (Frequenz und Magnetfeld) periodisch auf dieses Wechselfeld reagieren und ihre Ausrichtung dabei ändern. (analoges Beispiel aus der Mechanik: Präzession beim Kreisel).
Alle Teilchen schwingen dabei mit der gleichen Frequenz (synchron), die materialspezifisch ist.

Nach Abschalten der Anregung schwingen die Teilchen noch eine kurze Zeit weiter, dabei wird der durch deren Magnetfeld induzierte Strom gemessen. Die Zeit, mit der der Strom abnimmt, ist charakteristisch für das Gewebe. Diese Abklingzeit wird ausgewertet und zur Bildgebung verwendet.

Bei der Kernresonanz benötigt man:
ein sehr starkes Magnetfeld beispielsweise 5 Tesla (etwa 100 000 faches Erdmagnetfeld)
sowie zur Anregung rund 200 MHz

Resonanzbedingung für          NMR: http://en.wikipedia.org/wiki/Gyromagnetic_ratio,
                                         ESR: http://www.metrolab.ch/index.php?id=30
                                         Isotope http://de.wikipedia.org/wiki/Sauerstoff

Gyromagnetisches Verhältnis
in Frequenz/Magnetfeld
(Vorkommen in Prozent bei Gasen mit mehreren Isotopen)

Resonanz-Frequenz bei
Magnetfeld = 40000 nT
(annähernd Erdfeld)

Kernresonanz NMR MHz/T

Protonen
1 H

42.6

42,6*40.000=1680

Deuterium
2 H

6,5

260

Kohlenstoff
13 C (1,1%)

12 C (98,9%)

10,7

428

Stickstoff (99,6%)
14 N

3,1

124

Stickstoff (0,4%)
15 N

-4,3

172

Sauerstoff
17 O         (0,037%)

16 O        (99,76%)
18 O        (0,2%)

-5,8

232

23 Na

11,3

452

29 Si

8,5

340

35 Cl

4,2

168

39 K

1,99

41 K

1,09

127 J

8,52

340

Elektronenspinresonanz ESR

Elektron

28000

1.120.000

Setzt man Magnetfeld und Frequenz in gleichem Verhältnis entsprechend herunter, dann sind auch bei NMR Resonanzen bei Feldstärken des Erdmagnetfeldes und niedrigen Frequenzen von wenigen KiloHertz siehe Tabelle möglich.
Bei diesen Meßbedingungen läßt sich beispielsweise oberflächennahes Wasser auf der Erde detektieren.
(SNMR, Surface Nuclear Magnetic Resonance /Yaramanci 2007/ )

Elektronenspinresonanz an Elektronen hat eine Frequenz von etwa 1,1 MHz bei Erdfeldstärke

Magnetfeld der Erde: magnetsinn


Abb. 01a: zwei Kreisel aus Holz, Spielzeug Der kleine Kreisel hat zwei stabile Lagen. (FB)	Abb. 01b: Ein Kreisel in schneller Rotation (er hat einen merkbaren Drehimpuls), seine Achse ist in zwei Drehrichtungen frei beweglich aufgehängt und ausbalanciert. Entfernt man an der Kreiselachse eines der beiden blauen Gewichte, dann dreht sich die Achse nicht nach unten, sondern um die senkrechte Unterstützung seitlich weg. Präzession (FB)

Abb. 02a: Der Kreisel stellt sich in dieser Position auf, wenn man aus kurzer Höhe fallen läßt. (FB)	Abb. 02b: Er hat aber auch eine zweite stabile Position, sofern man ihn in Rotation versetzt. Die sehr flache Form am roten Ende sorgt dafür, daß er sich nach dem Aufziehen von selbst auf den Kopf stellt. (FB)

Abb. 03: Supraleitender Magnet für ein Magnetfeld von 4,7 Tesla, Organische Chemie, TU Clausthal (FB)	Abb. 04: Die supraleitende Spule ist umhüllt von mehreren Isoliergefäßen. Zum Betrieb füllt man das Innere mit flüssigem Helium (Temperatur etwa 4 K) (FB)

Abb. 05: Beschreibung zum supraleitendem Magneten für die Kernresonanz (NMR) (FB)

Abb. 06: Magnetresonanzbilder eines Kniegelenkes, verschiedene Schnitte von der Seite gesehen (FB)	Abb. 07: Magnetresonanzbilder eines Kniegelenkes, verschiedene Schnitte von oben gesehen (FB)