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Comptes Rendus Physique
Volume 5, n° 3
pages 297-304 (avril 2004)
Doi : 10.1016/j.crhy.2004.02.007
129Xe NMR - highly polarized thin films

Peter  Gerhard,  Matthias  Koch,  Heinz J.  Jänsch
Department of Physics and Center for Materials Science, Philipps Universität Marburg, 35032 Marburg, Germany 


We studied the macroscopic effects of nuclear magnetization. Highly polarized xenon is often used to increase the sensitivity in NMR investigations of porous media, diluted liquids or for imaging in the gas phase. In the condensed phase, however, highly nuclear spin polarized xenon also possesses a sizable magnetization due to the nuclear spin density. This results in an additional magnetic field, that is used to measure the polarization of the sample, when only the particle density is known. Here we find   corresponding to a spin temperature of 0.5 mK. We use isotopically enriched xenon with a 129Xe abundance of 0.71. At high abundance of 129Xe and high nuclear polarization the dipolar linewidth is considerably reduced. We find for small angle excitation a reduction from 650 Hz to 400 Hz. We investigate this using a thin film geometry. The susceptibility effects of the substrate and the Xe film are treated. The macroscopic angle between the normal of the film and the external field strongly changes the polarization induced line shift and line width. The first follows an expected   dependence with an understood amplitude the latter however is not understood up to now. Relaxation of 129Xe in the condensed film is observed to be   min, much faster than expected. To cite this article: P. Gerhard et al., C. R. Physique 5 (2004).


Nous étudions les effets macroscopiques de l'aimantation nucléaire. Le xénon fortement polarisé est souvent utilisé pour accroître la sensibilité d'exploration par RMN de poreux, de liquides dilués ou pour effectuer l'imagerie en phase gaseuse. Toutefois, en phase condensée les échantillons de xénon, dont le spin nucléaire est fortement polarisé, disposent d'une aimantation dépendante de la densité de spins nucléaires. Ceci induit un champ magnétique supplémentaire, qui est utilisé afin de mesurer la polarisation de l'échantillon, quand la densité est connue. Nous trouvons ici   ce qui correspond à une température de spin de 0,5 mK. Nous utilisons du xénon contenant une teneur isotopique de 0,71 en 129Xe. Pour des hautes abondances isotopiques en 129Xe et pour des fortes polarisations nucláires, la largeur de raie dipolaire est considérablement réduite. Nous trouvons pour de faibles angles d'excitation une réduction de 650 à 400 Hz. Nous étudions ce phénomène en utilisant la géométrie d'un film mince et en prenant en compte l'effet de la susceptibilité du substrat et celle du film de xénon. L'angle macroscopique entre la normale au film et le champ extérieur affecte fortement, à travers l'effet de la polarisation, le décalage fréquentiel et la largeur de la raie. La fréquence de résonance varie effectivement suivant la loi en   avec une amplitude attendue ; cependant la dépendance de la largeur de raie en fonction de   reste incomprise. L'étude de la relaxation du 129Xe dans le film condensé permet de mesurer   min, une valeur bien plus courte qu'attendue. Pour citer cet article : P. Gerhard et al., C. R. Physique 5 (2004).

Mots clés  : Nuclear magnetic resonance (NMR) ; 129Xe ; Optical pumping ; Dipolar line width.

Mots clés  : Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) ; 129Xe ; Pompage optique ; Largeur de raie dipolaire.

© 2004  Académie des sciences@@#104156@@

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