Nuclear dipole interactions in solid Xe-129 measured with NMR

Diese Arbeit beschäftigt sich mit Kernspinmessungen an hyperpolarisiertem Xe-129. Mit Hilfe des optischen Pumpens von Rubidium und Spintransfer kann die Kernpolarisation des Xenon um fünf Größenordnungen über das thermische Gleichgewichtsniveau angehoben werden. Dies erlaubt es, auch sehr kleine Proben spektroskopisch zu untersuchen, z.B. dünne Filme auf Metallsubstraten. Im Rahmen dieser Promotion wurde die Umstellung auf eine neue Polarisationsapparatur abgeschlossen, mit der es möglich ist, das spektroskopisch aktive Xe-129 mit anderen Gasen zu mischen. Insbesondere Mischungen mit spektroskopisch inaktivem Xe-132 sind interessant, weil sich hierdurch die Dipol-Dipol-Wechselwirkung der Kernspins über den Abstand der Kerne variieren lässt. Die Linienform der Kernspinresonanz von Xe-129 Festkörpern wird von dipolaren Effekten dominiert. Da es nicht möglich ist, diese Linienform analytisch zu berechnen, wird in dieser Arbeit auf die Momente der Resonanzlinie zurückgegriffen. Die Parameterabhängigkeiten der ersten drei Momente von der Polarisation und dem Mischungsverhältnis werden quantenmechanisch hergeleitet und in der Folge mit experimentellen Kernspinmessungen verglichen. Um die Momente aus den experimentellen Daten zu extrahieren, wird hierzu eine Produkt-Fit-Funktion vorgeschlagen. Eine Polarisationsbestimmung anhand der Schiefe der Resonanzlinie wird diskutiert. Ein weiterer Effekt der Dipol-Dipol-Wechselwirkung ist die Spindiffusion, die eine wesentliche Rolle bei der Polarisationsrelaxation spielt. Es wird gezeigt, dass ein dünner Xe-129 Film auf einem Kupfersubstrat ein geeignetes Modell ist, um Spindiffusion experimentell in einem Quasi-1D System zu untersuchen. Wird die Dipol-Dipol-Wechselwirkungso durch Verdünnung fast vollständig unterdrückt erhält man Resonanzen, die schmal genug sind, um Annealing-Effekte im gefrorenen Xenon-Gemisch zu untersuchen.