ESR NMR (Elektrosensibilität)

Kuddel, Donnerstag, 16.10.2008, 22:46 (vor 5743 Tagen) @ Siegfried Zwerenz
bearbeitet von Kuddel, Donnerstag, 16.10.2008, 23:14

Ist das so korrekt oder habe ich da einen Interpretationsfehler? Allen Vorgängen ist die Kette gemeinsam: Aufnahme von kohärenter Energie durch Anregung (z.B. Strahlung), dann ein Zeitverzug gefolgt von Abgabe der Energie durch gleichförmige Strahlung und/oder Gitterschwingungen und/oder stochastische Rotationen und Bewegungen als thermische Energie.

Im Fall von Hochfrequenz-Strahlung im Mobilfunk-Bereich erfolgt die Resonanzabsorption und Abstrahlung kohärenter Hochfrequenz-Strahlung nur, wenn durch ein passend starkes, externes Magnetfeld eine Resonanzbedingung (ESR oder NMR) gegeben ist.
Das ist für Mobilfunkfrequenzen erst bei Magnetfeldern oberhalb einiger 10 Millitesla gegeben (ESR) bzw einiger Tesla (NMR-Resonanz abh. vom Kernaufbau). In allen anderen Fällen erfolgt lediglich eine Absorption über Molekülschwingungen (Wechselfeld übt Kraft auf Dipolmoment aus) in mechanische Bewegung/Wärme.
Die thermische (brown'sche) Molekülbewegung ist dabei in der Regel weitaus stärker, als die durch das Wechselfeld zusätzlich hervorgerufenen Kräfte.

So kann Rotationsenergie von dipolaren Molekülen wiederum als Photon und somit als Strahlung abgegeben werden.

ESR und MNR sind Effekte, welche sich innerhalb von Atomen/Molekülen mit paramagnetischen Eigenschaften in einem äußeren Magnetfeld abspielen (Kernspin, Elektronenspin). Nach "außen" wird das Atom/Molekül durch die Resonanz nicht verändert, bis auf die Energieabgabe durch Relaxation.
Sie sprechen nun von rotierenden Molekülen, also dem Molekül und seinem eventuell vorhandenen Dipolmoment von "außen" betrachtet. Das ist etwas anderes.
Von "außen" angeregte Photonenemission ist nur durch Zusammenstöße mit extrem hoher kinetischer Energie möglich, z.B. Beschuß mit Elektronen, mit energiereicheren Photonen oder Energieübertragung durch Kollision, Gitterschwingungen, oder während einer chemischen Reaktion.
Zudem kann ein Molekül auch nur in Gasen oder Flüssigkeiten "rotieren", weil es in Feststoffen fest an Nachbarmoleküle gebunden ist. ESR und NMR-Resonanzen gibt es aber auch bei Feststoffen.
Ein Hochfrequenzfeld kann keine Lumineszenzeffekte hervorrufen, weil die Energie eines Quants geringer ist, als der Abstand der Energieniveaus in der Elektronenhülle. (Ausnahme: Das Feld ist so stark, daß es Moleküle ionisiert).

Eine Zwischenfrage zu Ihrer Tabelle: „ Was passiert eigentlich wenn der Spin m= –1/2, die 0-Achse der Energie schneidet. Gibt es dann auch (theoretisch) negative Energien, oder knickt die Linie ab und es entsteht eine summarische positive Energie für das Gesamtsystem?

Ich glaube, hier hat sich der Zeichner der Grafik wenig Gedanken gemacht, als er die "-1/2" Linie bis fast an das Energienivau "0" gezeichnet hat.
Das erforderliche Magnetfeld wäre dann unendlich hoch (nicht realisierbar)
In der Praxis spielt sich bei ESR und selbst NMR alles im linken Zipfel, bzw einem Bruchteil der Grafik ab.

Ich habe folgendes Statement in der Literatur (erste externe Quelle bei Wikipedia) gefunden:

„Generell erfordert CW-ESR eine hinreichend selektive Anregung eines Elektronen-spinübergangs, die Puls-ESR hingegen die Anregung verschiedener Übergänge in einem Spinsystem oder von Spins mit einer gewissen Verteilung von Resonanzfrequenzen.
Daraus folgt, daß ein Puls-ESR-Spektrometer eine möglichst große Anregungsbandbreite
erreichen sollte, was wiederum ein möglichst hohes Mikrowellenfeld am Probenort erfordert“

Daraus könnte man schlussfolgern, dass bei genügend hoher Mikrowelleneinstrahlung die Spinzustände auch ohne exaktes Treffen der Resonanzfrequenz angeregt werden. Die Abstrahlung erfolgt dann nach Abschaltung des Mikrowellenfeldes exakt bei der Energiedifferenz von +1/2 zu –1/2, die restliche Energie wird in Rotationen und Relaxationen größerer Molekülkomplexe abgebaut. Muss zur Anregung quantisiert lediglich mindestens die Spinenergie zugeführt werden?

Nein, das verstehe ich anders. Die Anregung der Spin-Resonanzen erfolgt weiterhin selektiv nur bei genau zum Magnetfeld passender Frequenz.
Jedoch erreicht man durch kurze Hf-Impulse (im Extremfall einen Dirac-Stoß, Nadelimpuls) statt der Aussendung einer diskreten Frequenz (fortlaufender Sinus) die Aussendung eines breiten Sendespektrums bei welchem Spinresonanzen im gesuchten Frequenzbereich (Ziel ist die Beobachtung einer Hyperfeinstruktur) zugleich angeregt werden, wie bei einem Schrotschuß.
Anschließend bestimmt man mittels Fourieranalyse, welche Spin-Resonanzen vom "Schrotschuß" getroffen wurden. Auf diese Weise läßt sich die Messung stark beschleunigen. Da ein kurzer Puls zwar breitbandige Aussendungen ermöglicht, aber weniger spektrale Leistungsdichte hervorbringt, als ein Dauersignal, muß bei der Puls-NMR mit höheren Spitzenleistungen gearbeitet werden, um einen genügenden Signal-Rauschabstand zu erzielen.

Thema Lumineszenz:

Ich habe folgende Messung an einer Mehrbanden-Leuchstofflampe Typ 830 durchgeführt:

Wodurch wird diese Radiowellenstrahlung quer zum Plasmastrom erzeugt? Ist es ein Nebenprodukt des Plasmastromes, der die ultraviolette Strahlung erzeugt, oder ist es ein Nebenprodukt der Lumineszenz, das diese Strahlung in das sichtbare Spektrum konvertiert?

Vorausgesetzt, der Vorverstärker wurde bei der Messung nicht übersteuert, vermute ich, es handelt sich um Plasmarauschen. Die Moleküle im Plasma ionisieren und rekombinieren in einem fortlaufenden Prozes. Dabei ist die Zahl der Ladungsträger (Ionen) im Vergleich zu einem üblichen Stromleiter (Metall) aber sehr gering (geringe Ladungsträgerdichte). Das führt zu statistisch signifikanten Stromschwankungen aufgrund der geringen Zahl an beteiligten Ladungsträgern, bzw zu kurzen, zufallsverteilten Strompulsen, welche wiederum in einem breitbandigen Rauschspektrum resultieren.