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May 11, 2023

Entrare nella NMR senza il magnete superconduttore

Exploring the mysteries of quantum mechanics surely seems like an endeavor that

Esplorare i misteri della meccanica quantistica sembra sicuramente un’impresa che richiede attrezzature grandi come una stanza e scaffali di dispositivi elettronici, insieme a grandi quantità di sovvenzioni in denaro, per essere portata a termine. E anche se questo è generalmente vero, c'è molto che può essere realizzato con un budget considerevolmente più modesto, come dimostra ampiamente questo semplicissimo spettroscopio a risonanza magnetica nucleare.

Per prima cosa: la parte "risonanza magnetica" di "NMR" ha qualche relazione con la risonanza magnetica? In effetti lo fa, poiché la tecnica di allineare i nuclei in un campo magnetico, perturbarli con un campo elettromagnetico e ricevere i segnali RF risultanti mentre i nuclei ritornano al loro stato di spin originale è al centro di entrambi. E mentre gli scanner MRI e i grandi spettrometri NMR utilizzati nei laboratori di chimica analitica utilizzano entrambi campi magnetici estremamente potenti, [Andy Nicol] ci mostra che anche il campo magnetico terrestre può essere utilizzato per la NMR.

La configurazione NMR di [Andy] non potrebbe essere più semplice. È costituito da una bobina di filo di rame smaltato avvolto su un tubo in PVC da 40 mm e da una semplice scatola di controllo con nient'altro che un interruttore e una coppia di condensatori. L'unica cosa interessante è un'interfaccia audio USB, che viene utilizzata per amplificare e digitalizzare il segnale di 2 kHz generato dagli atomi di idrogeno quando precedono nel campo magnetico estremamente debole della Terra. Anche un treppiede privato di tutte le parti metalliche ferrose è utile, poiché questa configurazione deve essere all'aperto dove i campi magnetici interferenti possono essere ridotti al minimo. Durante l'uso, la bobina viene caricata con una batteria LiPo per circa 10 secondi prima di essere rapidamente collegata all'ingresso dell'amplificatore USB. Il segnale di risonanza risultante viene visualizzato utilizzando il display a cascata su SDR#.

[Andy] include molti suggerimenti utili nel suo eccellente articolo, come sintonizzare la bobina con condensatori, ridurre al minimo il rumore e stimare l'esatta frequenza di risonanza prevista in base alla forza del campo magnetico locale. È un grande progetto e una buona spiegazione di come funziona l'NMR. E non è neanche lontanamente rumoroso quanto uno scanner MRI.