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核磁共振設備工作過程人體溫度監控中應用的光纖溫度傳感器

時間:2020-12-25 09:45:09來源:工采網 作者:川少 點擊:次
核磁共振成像（簡稱NMRI），又稱自旋成像，也稱磁共振成像（簡稱MRI），臺灣又稱磁振造影，香港又稱磁力共振成像，是利用核磁共振（簡稱NMR）原理。
核磁共振成像（簡稱NMRI），又稱自旋成像，也稱磁共振成像（簡稱MRI），臺灣又稱磁振造影，香港又稱磁力共振成像，是利用核磁共振（簡稱NMR）原理，依據所釋放的能量在物質內部不同結構環境中不同的衰減，通過外加梯度磁場檢測所發射出的電磁波，即可得知構成這一物體原子核的位置和種類，據此可以繪制成物體內部的結構圖像。

磁共振成像是一種較新的醫學成像技術，國際上從一九八二年才正式用于臨床。它采用靜磁場和射頻磁場使人體組織成像，在成像過程中，既不用電子離輻射、也不用造影劑就可獲得高對比度的清晰圖像。它能夠從人體分子內部反映出人體器官失常和早期病變。它在很多地方優于X線CT。雖然X-CT解決了人體影像重疊問題，但由于提供的圖像仍是組織對X射線吸收的空間分布圖像，不能夠提供人體器官的生理狀態信息。當病變組織與周圍正常組織的吸收系數相同時，就無法提供有價值的信息。只有當病變發展到改變了器官形態、位置和自身增大到給人以異常感覺時才能被發現。磁共振成像裝置除了具備X線CT的解剖類型特點即獲得無重疊的質子密度體層圖像之外，還可借助核磁共振原理精確地測出原子核弛豫時間T1和T2，能將人體組織中有關化學結構的信息反映出來。這些信息通過計算機重建的圖像是成分圖像（化學結構像），它有能力將同樣密度的不同組織和同一組織的不同化學結構通過影像顯示表征出來。這就便于區分腦中的灰質與白質，對組織壞死、惡性疾患和退化性疾病的早期診斷效果有極大的優越性，其軟組織的對比度也更為精確。
原子核自旋，有角動量。由于核帶電荷，它們的自旋就產生磁矩。當原子核置于靜磁場中，本來是隨機取向的雙極磁體受磁場力的作用，與磁場作同一取向。以質子即氫的主要同位素為例，它只能有兩種基本狀態：取向“平行”和“反向平行”，他們分別對應于低能和高能狀態。精確分析證明，自旋并不完全與磁場趨向一致，而是傾斜一個角度θ。這樣，雙極磁體開始環繞磁場進動。進動的頻率取決于磁場強度。也與原子核類型有關。它們之間的關系滿足拉莫爾關系：ω0=γB0，即進動角頻率ω0是磁場強度B0與磁旋比γ的積。γ是每種核素的一個基本物理常數。氫的主要同位素，質子，在人體中豐度大，而且它的磁矩便于檢測，因此最適合從它得到核磁共振圖像。
在純金屬銅中，核磁矩自發有序溫度約為10-7K，在T>10-4K時，核磁化強度M隨溫度的變化遵從居里定律`x=\frac{C}{T}=\frac{bb{M}}{bb{H}_0}`，式中H0是外加磁場，可見只要測出M后即可定出溫度T，從圖中顯示來看，設外場H0在z軸方向，磁化強度M與其同向，如果在y軸方向加一脈沖磁場Hy則合磁場為Hr=H0 Hy，此時M就繞著Hr進動，假設M進動到與z軸成θ角時，脈沖場退出，則M將繞H0進動，其在xy平面的投影Msinθ會在置于x軸方向上的接收線圈中感應出正弦電壓，由于核自旋之間的相互作用，θ角將逐漸減小，感應電壓呈現出幅度衰減的正弦波形式，其初始幅度$V=\frac{4\piebb{H}_0^2rA\etaNsin\theta}{T}times10^{-18}$伏，其中A為接收線圈截面積，N為接收線圈匝數，η是待測溫體與線圈間磁耦合情況的填充因子，r是核的旋磁比。但關系式的分子部分全是常數，所以可以通過一個溫度固定點而被確定，它是mK級的溫度計。


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