NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE

TUJUAN

1. Mempelajari Nuclear Magnetic Resonance pada proton dan fluorin.

2. Menentukan lebar garis pada resonansi fluorin.

3. Menentukan faktor g pada proton dan fluorin.

TEORI

Nuclear Magnetic Resonance (NMR) ditemukan oleh Bloch dan Purcell pada tahun

1945 dan pada saat ini telah menjadi metode standar dalam bidang fisika, kimia, dan

biologi. NMR di dasari oleh sifat magnetik inti (nucleus) dimana inti atom yang memiliki

spin nuklir I memiliki momen magnetik n sesuai dengan hubungan:

..................................................................................................(1)

dimana n adalah magnetik nuklir.

Spin nuklir suatu bahan dapat dieksitasi sehingga berpindah dari tingkat energi Ek

apabila diberikan medan magnet B1 yang memiliki frekuensi tinggi yang tegak lurus

dengan medan magnet statik B0. Jika frekuensi yang diberikan tepat sama dengan selisih

energinya maka akan terjadi resonansi (k = 1).

..........................................................................(2)

LABORATORIUM FISIKAPusat Laboratorium Terpadu - UIN Syarif Hidayatullah Jakarta

16

EKSPERIMEN FISIKA IIFISIKA ATOM DAN

NUKLIR

Gambar 1. Pemecahan energi spin inti I = ½ dalam medan magnet B0.

ALAT-ALAT

1 NMR probe unit

1 NMR supply unit

1 U-core with yoke

2 Coils, 10 A, 480 turn

1 DC power supply 16 V/ 5 A

1 Analog/Digital Osciloscope

2 BNC cables, 1 m

1 Safety connection lead, 50 cm red

1 Safety connection lead, 100 cm red

1 Safety connection lead, 100 cm blue

Additional:

1 Teslameter

1 Tangential B-probe

1 Multicore cable, 6 pole, 1,5 m

METODE EKSPERIMEN

Eksperimen ini mempelajari tentang sinyal NMR pada inti hidrogen (proton) dan

fluorin, dimana spin nuklir inti adalah I = ½. Untuk mengetahui transisi spin antara dua

level energi sampel diletakan dalam kumparan RF yang diletakan di daerah medan magnet

homogen B0. Medan magnet statis ini dimodulasi pada frekuensi tetap dengan dua buah

kumparan modulator. Pada saat resonansi, terjadi proses transisi spin yang energinya

berasal dari kumparan RF. Sinyal NMR sebanding dengan jumlah spin di dalam sampel.

PROSEDUR EKSPERIMEN

Persiapan

- Susunan peralatan seperti yang terlihat pada Gambar 2.

- Pasang kedua kumparan pada U-core.

- Letakan modulation coil pada pole shoes dan pasang probe NMR pada U-core.

- Sambungkan kedua kumparan secara seri dengan power supply DC.

- Sambungkan modulation coil secara seri dengan “MODULATION” output pada NMR

supply unit.

- Hubungkan NMR probe dengan input “PROBE” pada NMR supply unit.

LABORATORIUM FISIKAPusat Laboratorium Terpadu - UIN Syarif Hidayatullah Jakarta

17

- Hubungkan “NMR SIGNAL” dengan channel defleksi vertikal dan output “B

SIGNAL” dengan channel defleksi horisontal pada osiloskop.

NMR pada sampel cair dan padat dengan proton dan fluorine

- Setting osiloskop pada mode XY dan pilih “fast sweep” lalu setting amplitudo pada

nilai yang cukup besar.

- Setting nilai frekuensi pada nilai yang maksimum kemudian atur amplitudo HF secara

perlahan hingga led merah menyala dimana frekuensi pada layar sekitar 19 MHz.

- Kurangi nilai frekuensi pada angka sekitar 18,5 MHz kemudian letakan tabung sampel

gliserin sehingga berada di tengah-tengah kumparan.

- Perlahan-lahan naikan arus yang mengalir pada kumparan sehingga muncul signal

NMR pada layar osiloskop.dengan variasi amplitudo HF secara perlahan.

- Geser sinyal NMR sehingga berada ditengah layar osiloskop dengan variasi arus

magnet atau frekuensi dan atur amplitudo modulasinya.

- Atur phase sehingga sinyal bagian atas dan bawah sejajar dan simetris.

- Ulang percobaan untuk sampel yang berbeda (polystyrene dan teflon)

Menentukan faktor g

- Untuk pengambilan data dengan menggunakan sampel gliserin, lakukan pengukuran

pada frekuensi sekitar 18 MHz.

LABORATORIUM FISIKAPusat Laboratorium Terpadu - UIN Syarif Hidayatullah Jakarta

18

Gambar 2. Susunan peralatan untuk eksperimen NMR.

- Secara perlahan-lahan keluarkan sampel dari ruang sampel dan ukur medan magnet

pada ruang sampel dengan menggunakan B-probe tangensial.

- Letakan B-probe tangensial pada posisi seperti pada gambar 3.

- Lakukan pengukuran pada frekuensi yang lebih rendah dan tinggi dengan melakukan

variasi arus, kemudian ukur frekuensi dan medan magnetnya.

LABORATORIUM FISIKAPusat Laboratorium Terpadu - UIN Syarif Hidayatullah Jakarta

19

Gambar 3. Posisi B-probe untuk mengukur medan magnet.