Rauschen (Elektrosensibilität)

Kuddel, Mittwoch, 01.10.2008, 21:04 (vor 5235 Tagen) @ Siegfried Zwerenz
bearbeitet von Kuddel, Mittwoch, 01.10.2008, 21:43

Die von Ihnen gemachten Ausführungen bedeuten, dass man den Eingang eines Messgerätes so gestalten kann, dass seine eigene Eingangsimpedanz von 50Ohm hauptsächlich komplexe Anteile enthält. Wie bei der Antenne kann man somit die realen Anteile gering halten, wodurch dann in Summe ein viel geringeres Gesamtrauschen des Empfangssystems entsteht, das einem Gesamtwiderstand von nur wenigen Ohm entspricht.

Nein, eher im Gegenteil, man versucht komplexe Anteile zu vermeiden und die Eingangsimpedanz möglichst "reell" zu machen (50Ohm). Unter komplexen Impedanzen versteht man eine Verschaltung von Realteil (Widerstand) mit Imaginärteil (Kapazität, Induktivität), bzw "Blindwiderständen". Blindwiderstände sind immer frequenzabhängig. Das ist unerwünscht, weil sie einen "Frequenzgang" und zusätzliche Anpassungsverluste hervorrufen.

Die Messempfindlichkeit eines optimalen Messequipments könnte man somit in jedem Fall besser als –110dBm/MHz im Messkabel auslegen.

Theoretisch bis auf -114dBm/MHz, praktisch etwas weniger, weil auch mit Vorverstärker immer Rauschen hinzugefügt wird.
Der Vorverstärker hebt im Idealfall den Pegel des schwachen Eingangssignals derart an, daß er deutlich höher ist, als das (hohe) Eingangsrauschen des Analysators.
Dadurch kann der Einfluß des "Eigenrauschens" des Analysators minimiert werden und man kann Signale noch in der Nähe des thermischen Rauschens (-114dBm/MHz zuz. Gesamtrauschmaß) detektieren.

Hinzu kommt die effektive Antennenfläche Ai, die im oberen Frequenzbereich, zum Beispiel durch Parabolantennen, in verhältnismäßig große Dimensionen zu bewegen ist.
Unter diesen Bedingungen gelangen wir dann in die natürliche Abstrahlung, die durch die warme Materie erzeugt wird. Haben Sie eine Abschätzung, wie groß die Leistungsflussdichte/MHz ist, wenn man zum Beispiel eine Parabolantenne in Richtung Horizont fokussiert?

Die Parabolantenne wird bezüglich thermischem Rauschen keinen "Gewinn" haben, weil die einfallende Energie (Rauschen) nicht kohärent, sondern zufallsverteilt ist und sich somit nicht vektoriell addieren kann. Das ist ähnlich wie mit einem Brennglas: Bei Wolkenwetter (diffuses Licht) bekommt man keinen "Brennfleck" hin. Die von der Antenne abgegebene Leistung hängt überwiegend von der Temperatur ab, welche die Antenne "sieht", man spricht in dem Zusammenhang von Rauschtemperatur , welche sich aus der Rauschzahl "F" ableiten läßt.
Ist der Parabolspiegel in den Weltraum gerichtet, sieht der "kalten" Himmel von z.B. 70 Kelvin. Auf den Horizont gerichtet "sieht" er z.B. 270K. Bei einer Empfängerrauschzahl von 1dB wird der Unterschied am Empfängerausgang knappe 2..3dB betragen.

Bei den bekannten Analysetechniken ESR/NMR Elektronenspinresonanzspektroskopie und Kernspinresonanzspektroskopie wird beschrieben, dass ein permanentes, extern angelegtes Magnetfeld die Resonanzfrequenzen beeinflusst. Handelt es sich dabei ihrer Kenntnis nach um einen quantisierten oder um einen linearen Effekt?

Es ist nach meinem Verständnis der Thematik eher so, daß die "Resonanz" im MHz bzw GHz Bereich erst durch das Anlegen des Magnetfelds entsteht und sich in der Aufspaltung der optischen Resonanzlinien äußert. Der neu entstandene Spaltabstand der optischen Linien entspricht der Elektronenspinresonanz.
Die Resonanzfrequenz bei NMR und ESR ist direkt proportional zur magnetischen Flußdichte, je stärker das Feld, desto höher die Resonanzfrequenz:

Für die Elektronenspinresonanz gilt dE (Linienaufspaltung) = h*f = g*b*B
(g=gyromagnetische Konstante, b=Bohrsches Magneton (1..n), B=Stärke des Feldes, h= Plancksches Wirkungsquantum).

Nach Umstellen der Gleichung zu "f" und Einsetzen der in der Literatur genannten Konstanten erhält man:

Die Elektronenspin-Resonanz-Frequenz (ESR)
f (GHz) = 28,0 * B (Tesla)

Für die Kernspinresonanz gilt
f (MHz) = 42,5 * B (Tesla)

Das bedeutet, für eine Kernspinresonanz von 950 MHz wäre ein Magnetfeld von 22 Tesla erforderlich...
Bei der ESR ist die erforderliche Feldstärke geringer, sie beträgt aber immer noch ca 34 Millitesla für 950MHz bzw 68mT für 1900MHz.

Das sind jetzt grobe Werte, die sich um ein paar Prozent nach oben oder unten verschieben können (Variationen im Atomaufbau und Feinstruktur durch Einfluß von Feldern benachbarter Atome)

Findet ein vergleichbarer Effekt auch auf makroskopischer Ebene der Moleküle und Cluster statt?

Ich würde sagen jein. Normalerweise können komplette Moleküle in Flüssigkeit kaum Eigenrotation aufbauen da die chaotische Wärmebewegung überwiegt, bzw Rotationen werden durch Zusammenstöße/Gitterschwingungen stark gedämpft / in Wärme umgesetzt. Allerdings ist Atomphysik auch nicht gerade mein Spezialgebiet...

K

Tags:
Magnetfeld, Resonanzfrequenzen


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