Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Zprovoznění experimentu "Elektronspinová a jaderná magnetické rezonance" pro pokročilé praktikum T. Přeučil, J. Kubant (Gymnázium Jaroslava Seiferta) Ing.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Zprovoznění experimentu "Elektronspinová a jaderná magnetické rezonance" pro pokročilé praktikum T. Přeučil, J. Kubant (Gymnázium Jaroslava Seiferta) Ing."— Transkript prezentace:

1 Zprovoznění experimentu "Elektronspinová a jaderná magnetické rezonance" pro pokročilé praktikum T. Přeučil, J. Kubant (Gymnázium Jaroslava Seiferta) Ing. D. Tlustý (školitel)

2 Jaderná magnetická REZONANCE

3 Jaderná magnetická rezonance připomenutí –Týká se spinu jádra atomu tzn. pokud jádro vystavíme magnetickém poli, tak při určitých hodnotách frekvence v obvodu začne přijímat energii - dojde k rezonanci –Při minulé prezentaci jsme jen poprvé dosáhli rezonance u dodaného vzorku

4 Jaderná rezonance Pokroky v experimentu Povedlo se nám dosáhnout rezonance u všech přiložených vzorků Dosáhli jsme rezonance i u vlastních vzorků: Vody a Nivey Proměřili jsme závislost proudu a magnetického pole v aparatuře S pomocí předchozího jsme spočítali g-faktor glycerinu a teflonu Začali jsme pracovat s novým digitálním osciloskopem, který umožňuje přesnější výsledky

5 Jaderná rezonance Měřené Vzorky Dodané vzorky: H –Polystyren H H –Glycerin H F –PTFE(Teflon)F H –Voda H

6 Jaderná rezonance Glycerin

7 PTFE(teflon)

8 Porovnání H2O o různých množstvích

9 Energie fotonu elektromagnetické vlny vyzářené elektronem při vypnutí magnetického pole je E = hf =  B B. Frekvence f této vlny se nazývá se Larmorovou a je dána vztahem: Larmorova frekvence Po numerickém dosazení hodnot pro elektron Larmorova frekvence je [tesla] Pro proton (např. jádro vodíku) je Larmorova frekvence dána vztahem f = 40,06 * B MHz Pro fluor je f = 40,06 * B MHz Tento rozdíl vyplývá z rozdílných g–faktorů

10 Reakce protonů na vnější pole B B = 0 B>0 Náhodnáorientacespinů Spiny se uspořádají Precese el není fázově sladěna Precese se fázově sladí vnějším polem o Larmorově frekvenci f B0B0 B0B0

11 Proměřování magnetického pole v závislosti na proudu Proměřovali jsme po 0,1 A, nejde spočítat protože závisí na mnoha faktorech Fitovali jsme fcí sigmoid B [mT] I [A]

12 Proměřování magnetického pole v závislosti na proudu

13 Jaderná rezonance Měření G-faktoru G úměrný poměru mezi magnetickým polem a frekvencí při které dochází k rezonanci (larmontova frekvence) G faktor zůstává konstantní f=g*(µ N /h)B y k x

14 Jaderná rezonance G-faktor Fluoru 5,44038 – naměřená hodnota 5,2567 – tabulková hodnota

15 Jaderná rezonance G-faktor Vodíku Spočítaný g faktor 5,76 Tabulková hodnota 5,59

16 Slow a Fast sweep 5MHz 30MHz Aparatura nabízí jen dvě velikosti základní frekvence Zpočátku jsme používali jen Fast(, protože slow sweep nedokázal osciloskop rozeznat

17 Jaderná rezonance V lékařství Jaderná magnetická rezonance (Nuclear Magnetic Resonance) se v medicíně používá k zobrazování vnitřní struktury stavby těla (přibližně od r. 1980). NMR zobrazuje strukturu tkání v rovinném řezu, který je veden 3D strukturou. Polohu tohoto řezu lidským tělem si volí lékař. V posledních letech se místo NMR ustálil v medicíně název Magnetic Resonance Imaging (MRI). Metoda MRI je citlivá na chemické složení biologických tkání a kosti při zobrazení nijak nepřekážejí.

18 Jaderná rezonance V lékařství Pro aplikaci NMR v lékařství je podstatný proces relaxace. Relaxací rozumíme proces doznívání signálu po vypnutí pole B, to je přechod ze stavu, kdy jaderné momenty synchronně rotují kolem směru B0, zpět do termodynamické rovnováhy. Tedy do stavu bez precese a se zcela náhodným směrem svého magnetického momentu. Tento proces se charakterizuje tzv. relaxační dobou. –Pro NMR jsou podstatná relaxační doba spin – mřížková Takže pokud například při měření na frekvenci 42,7 MHz můžeme detekovat látky obsahující vodík. Při měření relaxační doby T1 na frekvenci 10,7 MHz by se detekovaly látky obsahujících uhlík. Lékařské přístroje MRI jsou téměř výhradně orientovány na detekci a rozlišení tkáni obsahujících vodík.Lékařské přístroje MRI jsou téměř výhradně orientovány na detekci a rozlišení tkáni obsahujících vodík.

19 Jaderná rezonance V lékařství Silné statické pole B0 určující Larmorovu frekvenci se vytváří ze dvou složek: –Homogenním pole –slabší gradientní pole(zajistí, že hodnoty B0 se dosáhne jen v malém objemu tkáně=Voxel) Cívky vytvářející gradientní pole a spolu s nimi voxel mohou proskenovat zvolenou plochu objektu

20 Jaderná rezonance V lékařství B0B0 B1B1 Pole B 1 = B sin(2  f t) se harmonicky mění s časem t Larmorovou frekvencí f a je orientováno kolmo na B 0. Tyto cívky generují časově proměnné pole B 1 Tyto cívky detekují elektromagnetickou vlnu o frekvenci f a měří její doznívání – relaxační dobu Rovina skenování voxelu

21 Digitální osciloskop Složitý Propojení počítačem Přesnost, efektní obrázky

22 Problémy Zdroj- potřebný stabilní Nevhodně navržené trubičky Krev Nepřesný analog Sweep fast/slow Hystereze (naakumulování magnetického pole a následná nepřesnost měření)

23 Elektron-spinová magnetická REZONANCE

24 Plány do budoucna Dodělat vše s jadernou rezonancí Sestavit i elektronspinovou aparaturu Průběžně hledat úkoly pro studenty FJFI A udělat vše co je nutné k ukončení projektu Cesta k vědě Zdrojem nám byla wikipedie a Vyhrazeno právo na killvitek


Stáhnout ppt "Zprovoznění experimentu "Elektronspinová a jaderná magnetické rezonance" pro pokročilé praktikum T. Přeučil, J. Kubant (Gymnázium Jaroslava Seiferta) Ing."

Podobné prezentace


Reklamy Google