Grundkonzepte

Jeder Kern hat einen Spin-Drehimpuls, der durch eine Quantenzahl I gekennzeichnet ist. Der Drehimpuls ist eine Vektorgröße. Die Quantenzahl des Grundzustands (Zustand niedrigster Energie) wird als „Kernspin“, I, bezeichnet. Ein Kern mit einem von null verschiedenen Kernspin hat ein damit verbundenes magnetisches Moment. Dieses kann parallel oder antiparallel zum Spin-Drehimpulsvektor orientiert sein. Die z-Komponente des Drehimpulses und damit des magnetischen Moments kann nur diskrete Werte annehmen. Für einen Kernspin von I gibt es 2I + 1 Werte der z-Komponente. Diese werden durch eine weitere Quantenzahl m repräsentiert, die als magnetische Quantenzahl bezeichnet wird und verschiedene Orientierungen des magnetischen Moments im Raum darstellen kann. Alle diese haben die gleiche Energie. In Anwesenheit eines externen Magnetfelds haben die verschiedenen Orientierungen unterschiedliche Energien. Wenn elektromagnetische Strahlung angewendet wird, deren Energie gleich dem Abstand zwischen zwei Energieniveaus ist, deren m-Werte um die Einheit differieren (Auswahlregeln), wird es zur Absorption von Energie kommen. Dies wird als „Resonanzabsorption“ bezeichnet. Für alle Kerne liegt diese Energie im Radiofrequenzbereich des elektromagnetischen Spektrums. Die Bloch-Gleichungen, die eine klassische Physikbeschreibung des NMR-Phänomens liefern, werden beschrieben. Die Konzepte der Spin-Gitter-Relaxation (T1) und der Spin-Spin-Relaxation (T2) werden beschrieben und ihr Zusammenhang mit der ungeordneten Bewegung in Lösungen wird erläutert.