Magnetizmus a magnetick rezonancia Dominika Zkutn Magnetizmus Magnesia

Magnetizmus a magnetická rezonancia Dominika Zákutná

Magnetizmus � Magnesia – Grécke mesto (magnetovec) � Univerzalnosť = elektrónová štruktúra � Elektróny, protóny, neutróny – magnetické momenty (spiny) � Magnetizmus je všade v prírode � Aj zvieratá sú ovplyvnené magnetizmom

Aplikácie magnetizmu Elektromagnety, elektromotory, transformátory 2. Pamäťové prvky 3. Senzorika 4. Spintronika 5. Supravodivé magnety 6. Magneto-transport 7. Magnetomedicína 8. Analytické metódy v chémii 9. Biomagnetizmus 10. Geomagnetizmus 11. Paleomagnetizmus 12. Komerčný magnetizmus 1.

Spintronika � Využíva magnetickú kvantovú vlastnosť elektrónu- spin � Využíva aj jeho náboj � Spin sám osebe prejavuje magnetické javy

Spintronické zariadenia 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.

Magneto-rezonančné zobrazovanie História 2. Základné fyzikálne fakty: 1. � Protóny a spin � Protóny a magnetické pole � Precesia Magnetická rezonancia- prístroje 4. Úloha rádiofrekvenčného vlnenia 5. Určenie presnej polohy signálu 6. SQUIdové zobrazenie 3.

História � 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

Základné fyzikálne fakty Pŕotóny a spin � 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

Základné fyzikálne fakty Protóny a magnetické pole 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 �

Základné fyzikálne fakty Precesia � 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

Magnetická rezonancia- 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 �

Úloha rádiofrekvečného vlnenia � � � 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

Určenie presnej polohy signálu � � � 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

SQUIDové zobrazenie � 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

Princíp práce SQUIDu � � � 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.

Ďakujem za pozornosť