NMR macht mobil
NMR macht mobilWeg vom Großlabor und hin zum ArbeitsplatzNMR oder nuclear magnetic resonance ist ein in Chemie und Medizin geschätztes Verfahren, weil allein mit Magnetfeldern und sanften Hochfrequenzwellen chemische Strukturen im Probenröhrchen und Schnittbilder durch Patienten zerstörungsfrei gemessen werden können. Doch die Magnete sind groß, teuer im Unterhalt und müssen in Speziallabors geschützt werden. An NMR für unterwegs, am Arbeitsplatz und unter dem Abzug war bis vor Kurzem nicht zu denken. Allein die Ölindustrie setzt einfache und robuste NMR-Geräte an der Quelle zur Inspektion von Bohrlöchern unter Tage ein, um die poröse Bohrlochwand auf ihren Gehalt an Öl, Wasser und Gas zu inspizieren. Diese ersten transportablen NMR-Geräte haben sich mit der Zeit zu leistungsfähigen, mobilen Tischgeräten gemausert, mit denen verschiedenartigste Messungen auch vor Ort und unterwegs möglich sind. Was verbirgt sich dahinter?
Hinter den drei Buchstaben NMR verbirgt sich je nach Nutzer ein ganz anderes Einsatzgebiet. Der Chemiker meint mit NMR sein liebstes Verfahren zur Identifikation chemischer Strukturen. Der Mediziner verbindet damit Kernspintomografie, mit der Schnittbilder zur Diagnose von Weichteilerkrankungen in Kopf und Gelenken erzeugt werden und der Geophysiker sieht in der NMR eine Methode zur Charakterisierung von Porenstruktur und hydraulischer Leitfähigkeit geophysikalischer Formationen. Alle drei Bereiche sind wirtschaftlich von großer Bedeutung, wenn auch unterschiedlich bekannt. Jeder Bereich verwendet seine eigene Messmethodik und dementsprechend etwas andere NMRGeräte. In der Geophysik, aber auch zur Lebensmittelanalytik und Materialprüfung werden NMR-Relaxationszeiten und Relaxationszeitverteilungen bestimmt, aus denen die NMR-Kenngrößen abgeleitet werden, die mit unterschiedlichen Materialeigenschaften wie Feuchtegehalt, Porenstruktur und Vernetzungsdichte korrelieren. Die hierfür benötigten Magnete sind einfach und müssen keine besonders homogenen Magnetfelder erzeugen. Deshalb kann man solche Apparaturen sogar in das Gestänge beim Bohren nach Erdöl einbauen, um beim Bohren zu entscheiden, in welcher Richtung es weitergeht. Die Magnete für Kernspintomografie müssen Felder erzeugen, die sich linear mit über die Ausdehnung des Objektes ändern, um Bilder zu erzeugen und die Felder von Magneten für NMR-Spektroskopie müssen extrem homogen sein, um auch kleine Unterschiede in der chemischen Verschiebung auflösen zu können.
Bei der Entwicklung der Streufeldsensoren hatte man gelernt, wie man Magnetfelder homogen gestalten kann. Diese Kunst konnte unlängst soweit gesteigert werden, dass durch geschickte Anordnung mehrerer Permanentmagnete ein Magnetfeld im Inneren erreicht wird, dessen Homogenität die Feldhomogenität einzelner Magnete aus granularem Sintermaterial um mehrere Größenordnungen übertrifft. Aufbauend auf dem ursprünglich von Klaus Halbach entwickelten Magnetprinzip können inzwischen Minimagnete gebaut werden, bei denen das Verhältnis von homogenem Probenvolumen zu Magnetvolumen um ein Vielfaches besser als bei den starken supraleitenden Magneten ist. Damit existiert nunmehr eine Schlüsseltechnologie zum Bau von NMR-Tischgeräten für Relaxometrie, Imaging und Spektroskopie, sodass NMR-Geräte heute vor Ort im Gewächshaus, in der Tierhaltung oder unter dem chemischen Abzug eingesetzt werden können. Schon sind auch die ersten NMR-Reader in Entwicklung, mit denen in naher Zukunft z. B. Antikörper über ihre spezifische Bindung an funktionalisierte, ferromagnetische Nanopartikel quantitativ nachgewiesen werden können. Der Weg zum personalisierten NMR-Gerät in Handy-Größe ist bereits vorgezeichnet. Je nach Feldhomogenität werden kleine Halbachmagnete in allen drei großen Bereichen der NMR eingesetzt. So als Scanner für Bohrkerne oder Bodenproben, um Feuchtegehalt und Porenstruktur über so genannte Verteilungen von Relaxationszeiten zu studieren. |
L&M 6 / 2010Das komplette Heft zum kostenlosen Download finden Sie hier: zum Download Der Autor:Weitere Artikel online lesenNewsSchnell und einfach die passende Trennsäule findenMit dem HPLC-Säulenkonfigurator unter www.analytics-shop.com können Sie stets die passende Säule für jedes Trennproblem finden. Dank innovativer Filtermöglichkeiten können Sie in Sekundenschnelle nach gewünschtem Durchmesser, Länge, Porengröße, Säulenbezeichnung u.v.m. selektieren. So erhalten Sie aus über 70.000 verschiedenen HPLC-Säulen das passende Ergebnis für Ihre Anwendung und können zwischen allen gängigen Herstellern wie Agilent, Waters, ThermoScientific, Merck, Sigma-Aldrich, Chiral, Macherey-Nagel u.v.a. wählen. Ergänzend stehen Ihnen die HPLC-Experten von Altmann Analytik beratend zur Seite – testen Sie jetzt den kostenlosen HPLC-Säulenkonfigurator!© Text und Bild: Altmann Analytik ZEISS stellt neue Stereomikroskope vorAufnahme, Dokumentation und Teilen von Ergebnissen mit ZEISS Stemi 305 und ZEISS Stemi 508ZEISS stellt zwei neue kompakte Greenough-Stereomikroskope für Ausbildung, Laborroutine und industrielle Inspektion vor: ZEISS Stemi 305 und ZEISS Stemi 508. Anwender sehen ihre Proben farbig, dreidimensional, kontrastreich sowie frei von Verzerrungen oder Farbsäumen. © Text und Bild: Carl Zeiss Microscopy GmbH |