Techniklexikon

Kernmagnetische Resonanz

Physikalisch-technisches Prinzip, das vor allem von der Metallographie bei der NMR (Nuclear Magnetic Reso-nance)-Spektroskopie (auch Kernmagnetische Resonanzspektroskopie) und von der Medizin bei der Kernspin-Tomographie genutzt wird. Es basiert auf der Tatsache, daß sich ein Atomkern wie ein kleiner Magnetkreisel verhält: Wie eine Magnetnadel mit Nord-und Südpol rotiert er um seine eigene Achse (Spin). Die mitrotierende elektrische Ladung erzeugt einen Ringstrom, der seinerseits ein magnetisches Feld aufrecht erhält. Unbeeinflußt durch ein äußeres Feld sind die Spinachsen ungeordnet in der Materie oder etwa die der Wasserstoff atome in Zellgewebe orientiert. In einem statischen Magnetfeld (Magnetismus) dagegen richten sie sich nach dessen Nord-Süd- Richtung aus. Zuvor werden die Atomkerne wegen ihrer Eigenrotation (Spin) allerdings zu einer Taumelbewegung (Präzessionsdrehung eines Kreisels) veranlaßt, deren Frequenz als Eigenfrequenz bezeichnet wird. Erzeugt man senkrecht zum statischen Magnetfeld ein magnetisches Wechselfeld mit einer Frequenz, die der Eigen-frequenz der Atomkerne entspricht, kommt es zu Resonanz. Wird die Resonanzfrequenz abgeschaltet, drehen die Kerne wieder in ihre Ausgangslagen zurück. Wie schnell und aufweiche Weise sie das tun, erlaubt präzise Rückschlüsse auf die chemische Struktur ihrer Umgebung. Mit der Kernspin-Tomographie, bei der die Wasserstoffatome im Körper angeregt werden, läßt sich z. B. Krebsgewebe erkennen. NMR, Nuclear Magnetic Resonance, zusammenfassende Bezeichnung für alle Messmethoden, die auf der resonanten Anregung von magnetischen Kernmomenten (Kerndipolmoment, Kernquadrupolmoment) beruhen. Die wichtigsten Methoden der kernmagnetischen Resonanz sind die Kernspintomographie und die NMR-Spektroskopie. Daneben sind auch Untersuchungen zum NMR-Relaxationsverhalten und zu Diffusions- und Flussvorgängen von Bedeutung.