Nonlinear NMR dynamics in hyperpolarized liquid 3He

In a highly polarized liquid (laser-polarized 3He–4He mixtures in our experiment), dipolar magnetic interactions within the liquid introduce a significant nonlinear and nonlocal contribution to the Bloch equation that leads to instabilities during NMR evolution. We have launched a study of these instabilities using spin-echo techniques. At high magnetizations, a simple 180° rf pulse fails to refocus magnetization, so we use a standard solid-state NMR pulse sequence: the magic sandwich. We report an experimental and numerical investigation of the effect of this sequence on unstable NMR evolution. Using a series of repeated magic sandwich sequences, the transverse magnetization lifetime can be increased by up to three orders of magnitude.

RésuméDans un liquide fortement polarisé (ici, une solution d'3He hyperpolarisé dans l'4He liquide), les interactions dipolaires magnétiques apportent une importante contribution non linéaire et non locale à l'équation de Bloch, qui rend l'évolution RMN instable. Nous avons entrepris une étude de cette instabilité par des techniques d'écho de spin. À forte aimantation, une impulsion rf de 180° appliquée lors de l'évolution ne refocalise pas l'aimantation, aussi utilisons nous une technique standard de RMN du solide : le magic sandwich. Nous décrivons les premiers résultats d'une étude expérimentale et numérique des effets de cette séquence sur une évolution RMN instable. Une augmentation de la durée de vie de l'aimantation transverse de trois ordres de grandeur est obtenue en appliquant périodiquement des magic sandwich.