Transcript Magnetizmus a magnetická rezonancia

Magnesia – Grécke mesto
(magnetovec)
 Univerzalnosť = elektrónová štruktúra
 Elektróny, protóny, neutróny –
magnetické momenty (spiny)
 Magnetizmus je všade v prírode
 Aj zvieratá sú ovplyvnené magnetizmom

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Elektromagnety, elektromotory, transformátory
Pamäťové prvky
Senzorika
Spintronika
Supravodivé magnety
Magneto-transport
Magnetomedicína
Analytické metódy v chémii
Biomagnetizmus
Geomagnetizmus
Paleomagnetizmus
Komerčný magnetizmus
Využíva magnetickú kvantovú vlastnosť
elektrónu- spin
 Využíva aj jeho náboj
 Spin sám osebe prejavuje magnetické
javy

Kategória: Sem patria čítacie hlavy
pevných diskov a prototypy MRAM, ktorých
kľúčové súčiastky sú vyrobené z
feromagnetických kovových zliatin.
2. kategória: Sem patria spintronické
polovodiče, u ktorých prúd
s polarizovanými spinmi prechádza
polovodičovým prostredím.
3. kategória: Tu ide o to, ako tieto zariadenia
môžu ovplyvňovať kvantové spinové stavy
jednotlivých elektrónov.
1.
1.
2.
História
Základné fyzikálne fakty:



3.
4.
5.
6.
Protóny a spin
Protóny a magnetické pole
Precesia
Magnetická rezonancia- prístroje
Úloha rádiofrekvenčného vlnenia
Určenie presnej polohy signálu
SQUIdové zobrazenie
Prvý článok o zobrazovaní bol v
16.3.1973 autorom bol Paul Lauterbur, v
roku 2003 dostal Nobelovú cenu za
fyziológiu
 Lauterbur objavil, že gradienty v
magnetickom poli môžu byť použité na
vytvorenie dvojrozmerného obrazu
 Rádiologická zobrazovacia metóda
 Zobrazuje patologické zmeny v ľudskom
organizme

Pre MR sú dôležité protóny
 Neustále rotujú okolo vlastnej osi- spin
 Každý protón tak vo svojom okolí vytvára
veľmi slabé magnetické pole, ktoré má
svoj smer a pripomína tak malý magnet
 Momentálne magnetická rezonancia k
zobrazeniu ľudského tela využíva takmer
výhradne atómy vodíka






Za normálnych okolností - mimo
magnetického poľa - sú protóny
rozmiestnené chaoticky
Akonáhle ich vložíme do magnetického
poľa- môžu smerovať len paralelne a
antiparalelne
Paralelne- energetický menej náročné
Antiparalelne- energetický náročnejšie
usporiadanie
Usporiadanie závisí od veľkosti vonkajšieho
magnetického poľa
Okrem rotácie a usporiadania protóny
vykonávajú ešte jeden zvláštny pohyb PRECESIA
 predstavte si protón ako tyčku, ktorej
jeden koniec je stále na jednom mieste
podložky a druhý koniec opisuje
kruhovitý pohyb, pričom protón sa
valivým pohybom (rotuje i okolo svojej
osi) pohybuje po jeho povrchu





prístroje s permanentným magnetom:
magnetické pole vytvára trvalo magnetický
materiál, na vytvorenie poľa nie je preto v
podstate potrebná žiadna ďalšia energia
prístroje s elektromagnetom: magnetické pole
sa vytvára elektrickým prúdom, pretekajúcim
vinutou cievkou. Sú magnetické len v prípade,
že nimi prechádza elektrický prúd
prístroje s hybridným magnetom: sú výhodnou
kombináciou predchádzajúcich dvoch typov
prístroje so supravodivým magnetom: v
súčasnosti najrýchlejšie sa rozširujúci typ





Do pacienta v MR prístroji sa vysielajú krátke
elektromagnetické pulzy
frekvencia sa pohybuje v oblasti rádiových vĺn
Voláme ich rádiofrekvenčné, alebo RF pulzy.
Ich účelom je dodať protónom určité množstvo
energie a zmeniť charakter ich precesie.
Rezonancia: Aby mohlo dôjsť k prenosu
energie, musia mať RF pulzy frekvenciu totožnú
s frekvenciou precesie protónov, ktorú udáva
Larmorova rovnica- musia byť v rezonancií





Po určení miesta a hrúbky rezu je ešte
potrebné zistiť, odkiaľ presne z neho
prichádzajú jednotlivé signály
jednotlivým pixelom v konečnom obrázku
Používajú sa znovu magnetické gradienty:
“Frekvenciu kódujúci gradient“ a “Fázu
kódujúci gradient“.
Vďaka týmto prídavným gradientom je možné
následné spracovanie signálov, ktoré teraz
obsahujú informáciu o svojej polohe vo vrstve.
Matematickým procesom, ktorý sa nazýva
Fourierova transformácia sa následne
zrekonštruuje celý obraz
spôsob magnetického zobrazovania
využíva techniku SQUIDu
 spojené s nervovými prúdmi v mozgu
 môžu byť použité na zistenie epilepsie,
mozgovej porážky, na sledovanie tepov
srdca plodu...
 MEG prilba- používa 155 SQUID- ov na
získanie obrázkov mozgových prúdov z
celej hlavy






Magnetické signály sa najľahšie čítajú použitím
indukčných cievok v tvare drôtených slučiek
Keď časovo premenný magnetický tok
prechádza kolmo na cievku, to indikuje časovo
premenný elektrický prúd vnútri drôtu
(supravodivé drôty)
zariadenie, ktoré transformuje magnetické
polia alebo prúdy na napätie
pracuje ako vysoko ziskový konvertor prúdu na
napätie
Napätie SQUIDu je periodická funkcia
magnetického toku.