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Tutorial MenueKernresonanzspektroskopie (NMR)Lerneinheit 2 von 13

Relaxationsprozesse in der NMR-Spektroskopie

Allgemeines zu den Relaxationszeiten T1 und T2

Die bei der Einstrahlung der Resonanzfrequenz absorbierte Energie wird durch Relaxationsprozesse wieder abgegeben; das System kehrt in seinen (energieärmeren) Zustand der Gleichgewichts-Magnetisierung zurück.

Energieniveaudarstellung:

Abb.1

Vektordarstellung:

Abb.2

Man unterscheidet zwei verschiedene Relaxationsmechanismen:

  1. Longitudinale Relaxation oder Spin-Gitter-Relaxation Relaxation in Richtung des äußeren Feldes, Abgabe von Energie an die Umgebung
  2. Transversale oder Spin-Spin-Relaxation Relaxation senkrecht zur Richtung des äußeren Feldes, ein angeregter Spinzustand gibt seine Energie an einen anderen Spin im Grundzustand ab, Verhältnis N1/N0 bleibt unverändert

Beide Prozesse folgen exponentiell abklingenden Zeitgesetzen und werden durch die Relaxationszeiten T1 (Longitudinale Relaxationszeit oder Spin-Gitter-Relaxationszeit) bzw. T2 (Transversale Relaxationszeit oder Spin-Spin-Relaxation) beschrieben.

Diese können in der Größenordnung von Sekunden, Minuten oder auch Stunden liegen.

T2 kann kleiner oder gleich groß, aber nie größer als T1 sein.

Die Relaxationszeiten können experimentell bestimmt werden.

Sie haben einen Einfluss auf die Intensität und Linienform der Signale.

Ein Anwendungsbeispiel außerhalb des Chemielabors ist die Magnet-Resonanz-Tomografie (MRT), wo Unterschiede in den Relaxationszeiten zur Bildgebung in der modernen Medizin genutzt werden.

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