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M: Metallphysik

M 25: Wasserstoff in Metallen I

M 25.2: Fachvortrag

Mittwoch, 28. März 2001, 15:30–15:45, S12

Entwicklung eines Puls-NMR Spektrometers mit polarisiertem Protonenstrahl — •Christoph Bommas, Joachim Schüth, Thomas Schieder, Christoph Juchem und Karl Maier — Institut für Strahlen- und Kernphysik, Nussallee 14 - 16, 53115 Bonn

Es wird ein Überblick zum Stand der Bonner polarisierten Protonenstrahl-NMR gegeben. Die klassische Protonen-NMR unterliegt bei der Untersuchung von Wasserstoff in Metallen großen Einschränkungen. Sie benötigt ca. 10¹⁸ Kerne, um ein Induktionssignal empfangen zu können. Allerdings trägt nur ein kleiner Teil dieser Kerne zum Signal bei, da die Kernspinpolarisation bei Raumtemperatur nur 10⁻⁶ beträgt. Sie wird durch den Bevölkerungsunterschied der Spinzustände erzeugt, die in einem äußeren B-Feld im thermischen Gleichgewicht entsprechend der Boltzmannverteilung besetzt werden. Durch die Verwendung eines polarisierten Protonenstrahls konnte die Empfindlichkeit drastisch gesteigert werden, so daß weniger als 10¹³ Kerne für ein NMR-Signal benötigt werden. Die Funktionsfähigkeit der Protonenstrahl-NMR wurde mit Experimenten an Flüssigkeiten und an einkristallinem Silizium bei 14 MeV bei einem Polarisationsgrad von 50 % nachgewiesen. Die gleichzeitige Messung der Polarisation durch Streung an einer C-Folie erlaubt die Messung der absoluten Konzentration polarisierter Protonen in der Probe. Das Spektrometer wird für Energien im Bereich von einigen eV bis wenige keV weiterentwickelt, so daß die Untersuchung der Wechselwirkung von Wasserstoff mit Metallen innerhalb der Skintiefe möglich wird.