Atomkerne: Kernrelaxationsprozesse

Wenn sich entartete Kernspinzustände gemäß der Boltzmann-Verteilung mit oder gegen ein angelegtes Magnetfeld ausrichten, präzedieren ihre magnetischen Momente um die z-Achse.

Es sei daran erinnert, dass die überschüssige Population im niedrigeren Energiezustand zu einer Nettomagnetisierung M entlang der z-Achse führt, ohne dass die transversalen Komponenten auf der xy-Ebene einen Nettobeitrag leisten.

Bei Anregung mit geeigneter hochfrequenter Strahlung absorbieren die Kerne Energie.

Die zufällige Verteilung der magnetischen Momente wird leicht phasenkohärent, was zum Kippen des Nettomagnetisierungsvektors führt.

Fortgesetzte Anregung kann die Populationen im oberen und unteren Spinzustand ausgleichen. Das Spin-System sättigt und das Absorptionssignal nimmt ab.

Die angeregten Kernspins müssen nun eine Relaxation durchlaufen und zur Gleichgewichtsverteilung der Populationen zurückkehren.

Wenn die Relaxationsrate größer oder gleich der Erregungsrate ist, wird die überschüssige Population beibehalten und ein Signal wird beobachtet.

Während der Relaxation geht die Kohärenz verloren und die Nettomagnetisierung wird wieder auf den Gleichgewichtswert gebracht.