PARAMETRICALLY NUCLEAR SPECTROMETER ARAMETRICALLY-ENHANCED UCLEAR MAGNETIC RESONANCE PECTROMETER PRO

Nuclear  magnetic  resonance  (NMR)  is  a  phenomenon  discovered  relatively  recentlyin  1945,  and  has  revolutionized  medical  imaging  and  chemical  analysis  since.  Nuclei  withnon-zero  spin,  such  as  protons,  have  an  intrinsic  magnetic  moment  and  spin  angularmomentum  that  can  be  manipulated  using  an  externally  applied  static  magnetic  field.\r\nNuclear  spins  preferentially  align  with  the  static  magnetic  field  DE  to  lower  their  energystate,  resulting  in  a  bulk  spin  magnetization  in  the  field  direction.  When  an  appropriateoscillating  magnetic  pulse  is  applied,  the  nuclear  spins  can  be  reoriented  perpendicular  tothe  direction  of  DE.  Because  of  their  intrinsic  spin  angular  momentum,  nuclear  spinsprecess  about  DE  before  dephasing  and  returning  to  equilibrium  parallel  to  the  direction  ofthe  static  magnetic  field.  This  phenomenon  is  termed  Larmor  precession.  Using  a  sensitivemagnetic  coil  perpendicular  to  DE,  the  precessing  magnetization  from  the  nuclear  spins  canbe  detected.  The  properties  of  the  signal,  such  as  relaxation  time,  can  be  used  tocharacterize  the  sample  under  analysis.  [1]The  high  cost  of  the  equipment  to  generate  the  intense  static  magnetic  field,however,  has  been  a  major  deterrent  to  the  widespread  adoption  of  NMR  technology.  Thehomogeneity  of  DE  is  directly  related  to  the  spectral  resolution  of  the  NMR  signal,  whichalso  contributes  to  the  cost.  The  Bruker  BioSpin  AVANCE  1000  NMR  spectrometer,  whichincorporates  the  world’s  strongest  superconducting  NMR  magnet  at  23  T,  has  a  list  price  of11.7  million  Euros.  [2]The  Earth  produces  a  magnetic  field  that  can  be  utilized  as  the  static  magnetic  fieldin  NMR  measurements,  in  lieu  of  an  externally  generated  magnetic  field.  The  strength  of  theEarth’s  magnetic  field  varies  approximately  from  30  μT  near  the  equator  to  60  μT  near  thegeomagnetic  poles.  [3]  The  strength  of  the  Earth’s  magnetic  field  on  the  University  ofBritish  Columbia  Vancouver  campus  (49°15'59",  –123°15'13")  is  approximately  55  μT.  [4]