Головна Головна -> Реферати українською -> Фізика -> Ядерний магнітний резонанс. Томографія

Ядерний магнітний резонанс. Томографія

Назва:
Ядерний магнітний резонанс. Томографія
Тип:
Реферат
Мова:
Українська
Розмiр:
13,80 KB
Завантажень:
247
Оцінка:
 
поточна оцінка 5.0


Скачати цю роботу безкоштовно
Пролистати роботу: 1  2  3 
ЯДЕРНИЙ МАГНІТНИЙ РЕЗОНАНС

Атоми, як відомо, складаються з ядра та електронів, що обертаються навколо нього. Ядро несе позитивний заряд, кратний заряду протона, і має власний магнітний момент. Отже, ядро нагадує маленький магніт з певним магнітним моментом.

Ядерним магнітним резонансом називають вибіркове поглинання електромагнітних хвиль певної частоти речовиною в постійному магнітному полі, зумовлене переорієнтацією магнітних моментів ядер.

Між магнітним моментом і спіном ядра наявна така залежність:

ps=ysg,

де ps — магнітний момент; У — гіромагнітне відношення; s — спін ядра.

Ядра з парною кількістю нуклонів не мають спіну, магнітний момент їх дорівнює 0.

Ядерний магнітний резонанс (ЯМР) може відбуватися на ядрах, які мають спін 1/2 ('#, 13С > l5N > 31Р > l9F та ін). У зовнішньому магнітному полі вони можуть перебувати у двох енергетичних станах, орієнтуючись у напрямі поля (ms =+1/2) або проти нього (mf=-l/2).

У постійному магнітному полі ядра обертаються навколо силових ліній поля. Це обертання називають прецесією. Воно характеризується певною частотою для різних типів ядер і залежить від напруженості магнітного поля.

Відстань між енергетичними рівнями залежить від магнітного моменту ядра, індукції магнітного поля і визначається так:

Під час дії високочастотного імпульсу, якщо його частота збігається з частотою прецесії ядер, ці ядра переходять у збуджений стан. Це і є явище ЯМР. Проте такі переходи ядер у збуджений стан з поглинанням енергії відбуваються до певного моменту, до насичення. Якщо припинити подачу високочастотного сигналу, то ядра атомів речовини зразка будуть повертатися на нижчий рівень, випромінюючи енергію. Зразок розміщений у котушці, вона сприймає енергію і перетворює її в електричний ЯМР-сигнал.

ЯМР-сигнал характеризується інтенсивністю і часом релаксації, тобто часом повернення збуджених ядер у початковий енергетичний стан. Тривалість релаксації залежить від типів енергетичної взаємодії ядер. Час спін-спінової ( Т2) релаксації характеризує швидкість встановлення рівноважного розподілу ядер у спіновій системі, а час спін-граткової релаксації (Тх) — швидкість встановлення системи ядерних спінів з іншими ступенями вільності (граткою) зразка. У рідинах Тх і Т2 приблизно дорівнюють 1с, що відповідає ширині резонансної лінії - 1 Гц. Для твердих тіл Т2 менше, ніж Гг, і вимірюється у мс. Основними параметрами ЯМР є хімічний зсув та константа спін-спінової взаємодії.

Якщо атом перебуває в постійному магнітному полі, то його електронна оболонка взаємодіє із зовнішнім полем Во. Тоді виникає додаткове магнітне поле В протилежного напряму:

де а не залежить від Во, але залежить від електронного оточення і називається сталою екранування. Внаслідок екранування на ядро діє локальне поле:

Втк=В0-аВ0=В0(1-(т).

Екранування ядер зумовлює зближення рівнів енергії, і для резонансу потрібне сильніше поле (з більшою індукцією), ніж для неекранованого ядра.

У зразках завжди є декілька груп ядер одного ізотопа, однак вони є складовими молекул однієї або різних речовин і тому мають різні сталі екранування. Ці групи ядер дають смуги в різних ділянках ЯМР-спектра.

Зміщення ЯМР-сигналу залежно від хімічного оточення, зумовлене різними сталими екранування, називається хімічним зсувом. Цей параметр вимірюється в герцах і залежить від індукції магнітного поля. На практиці використовують не абсолютні значення хімічного зсуву, а його відносне значення (відносна зміна індукції поля або частоти): можна одержати також, використовуючи значення спін-спінових взаємодій ядер. Це явище зумовлене магнітною взаємодією хімічно нееквівалентних ядер, яка відбувається через електронні хмарки атомних зв'язків і зумовлює додаткове розщеплення сигналів у спектрі, але швидко згасає із збільшенням відстані між підрівнями.

Інтенсивність ЯМР-сигналів, значення хімічного зсуву, півширина та площа смуги визначаються магнітними й електронними властивостями самих ядер і властивостями атомів, груп атомів та молекул, які оточують ці ядра. Тому, очевидно, існує тісний зв'язок між структурою речовини та ЯМР-спектром, який можна використовувати для дослідження цієї структури.

За значенням хімічного зсуву ядер можна оцінити характер розподілу електронної густини молекул.

Інформацію про структуру органічних сполук Генератор створює поле з індукцією, а перпендикулярне поле Во створене постійним магнітом. За умови, що v = v0, відбувається резонансне поглинання, внаслідок чого в контурі спадає напруга. Спад напруги реєструється детектором, підсилюється і подається на осцилограф. Поле з індукцією ВІ змінюється на 1СГ3 Тл з частотою від 50 Гц до 1 кГц. Таку саму частоту має горизонтальна розгортка осцилографа. На екрані одержуємо смугу поглинання.

ЯМР-ТОМОГРАФІЯ

З усіх видів комп'ютерних томографів найбільш перспективною є система, у якій використовується ядерний магнітний резонанс. Ця система дає змогу одержати зображення будь-яких перерізів органів людського організму.

Завантажити цю роботу безкоштовно
Пролистати роботу: 1  2  3 



Реферат на тему: Ядерний магнітний резонанс. Томографія

BR.com.ua © 1999-2017 | Реклама на сайті | Умови використання | Зворотній зв'язок