Hoch auflösende zweidimensionale SEEING-NMR an Aluminium- und Kupfer-Systemen verschiedener Geometrien
Creators: name: Hesse, Kathrin
Publisher: name: Universität Dortmund
Year: 2002
Subjects: subject: Maxwell-Gleichungen
subject: Skineffekt
subject: NMR-Imaging-Verfahren
subject: SEEING-NMR
subject: Nutationsspektrum
subject: Aluminium- und Kupferproben
subject: Geometrietyp Folie
subject: Geometrietyp Zylinder
subject: Geometrietyp Kugel
subject: 540

description: Gegenstand dieser Arbeit ist die Weiterentwicklung der SEEING-NMR, einem NMR-Imaging-Verfahren, das den Skineffekt von elektrischen Leitern zur Gewinnung von Tiefeninformation aus zweidimensionalen NMR-Spektren ausnutzt, an Aluminium- und Kupferproben unterschiedlicher Geometrien. Die theoretische Grundlage hierfür bildete die allgemeine Lösung der Maxwell-Gleichungen für den jeweiligen Geometrietyp. Es wurde der theoretische Fall der 'dünnen' Folie, den die Aluminiumfolie repräsentiert, und der theoretische Spezialfall der 'dicken' Folie, der anhand der Kupferfolie verifiziert worden ist, untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass das theoretisch berechnete und gefaltete Nutationsspektrum der 'dünnen' Folie von der Tendenz her dem Verlauf des gemessenen Nutationsspektrums entspricht, aber von der Linienbreite her traten gravierende Unterschiede auf. Diese ließen sich mit Gitterstörungen erklären, die aufgrund von 'quadrupolar nutation' die Linienverbreiterung hervorriefen. Zur Berechnung des Nutationsspektrums der Kupferfolie diente das dritte Modell 'Spirale', da sich das B1-Feld der 'dicken' Folie genau wie das des Drahtes mit zylindrischer Geometrie berechnen ließ. Ein Vergleich dieser theoretisch berechneten und gefalteten Nutationsspektren mit den dazugehörigen gemessenen Nutationsspektren zeigte, dass die Spektren nahezu identisch waren und die geringfügigen Abweichungen auf der nicht konstanten Signalintensität des Spektrometers basierten.Weiterhin wurde der Einfluss von Feldinhomogenitäten der NMR-Spule anhand von zylindrischen Proben in Form von Kupferdraht auf das SEEING-NMR-Spektrum mit Hilfe dreier Modelle diskutiert. Ein Vergleich der theoretisch berechneten und gefalteten Nutationsspektren mit den dazugehörig gemessenen Nutationsspektren zeigte, dass die Spektren des Modells 'Spirale', das die NMR-Spule als spiralförmig aufgebaut und mit real gemessenen Abständen zwischen den einzelnen Windungen der NMR-Spule betrachtete, den gemessenen Nutationsspektren am besten entsprachen und die vorhandenen, geringfügigen Abweichungen auf der nicht konstanten Signalintensität des Spektrometers basierten. Da mit dem SEEING-NMR keine Einzelpartikel untersuchbar waren, wurde automatisch über die Anzahl der Kugeln gemittelt, die sich in der jeweiligen Probenmenge befanden. Deshalb wurde eine Partikelgrößenverteilung dieser Pulver bestimmt, mit deren Hilfe dann die theoretisch berechneten Nutationsspektren ermittelt wurden. Das gemessene sowie theoretisch berechnete 27Al-SEEING-NMR-Spektrum des Aluminiumpulvers, das zum größten Teil aus Teilchen mit einem Durchmesser von 55 µm bestand, stimmte gut überein. Bei den wesentlich kleineren Teilchen waren die gemessenen Nutationsspektren sehr viel breiter als die theoretisch berechneten, was wiederum auf eine größere Anzahl von Gitterdefekten aufgrund von '`quadrupolar nutation'' schließen ließ. Im Allgemeinen konnte gezeigt werden, dass die SEEING-NMR eine Methode zur Messung der unterschiedlichen geometrischen Metallkörper ist und dass sie die bekannten Vorteile der NMR-Spektroskopie, wie z.B. die hohe Selektivität, Empfindlichkeit gegenüber physikalischen Eigenschaften und Zerstörungsfreiheit, verknüpft. Durch die umfangreichen theoretischen Berechnungen konnten alle Messungen verifiziert werden. Folglich kann diese Methode auch zur Bestimmung von Korngrenzen angewendet werden. Man darf in diesem Gebiet für die nahe Zukunft interessante Ergebnisse erwarten.