DSC08341 (3)

Oddziaływanie spin-sieć.

Czas relaksacji podłużnej - T-

Jaki jest sens fizyczny czasów relaksacji? Inaczej, jakie mechanizmy powodują powrót jąder do stanu wyjściowego po usunięciu pola o częstotliwości rezonansowej? Formalnie, mając na uwadze równanie:

NJN₊ m 1 + fiB/kT

w warunkach pochłaniania rezonansowego iloraz NJK+ dąży do 1, a zatem T oznaczające temperaturę układu spinów (T_s) dąży do nieskończoności. Czas relaksacji określa wyrównywanie się temperatury spinów T_$ (aktualnej w momencie wyłączenia pola RF) z temperaturą otoczenia (sieci). Sieć stanowi układ wszystkich cząsteczek w próbce, wykonujących ciągle ruchy obrotowe i translacjine. Ustalona temperatura jest praktycznie temperaturą otoćźenia, z uwagi na Bardzo małą pojemność cieplną układu spinów. Mecha-~mźm tego wyrównania temperatur jest następujący: rezonu jące jądro, stanowiące dipol magnetyczny, jest otoczone przez inne dipole magnetyczne, znajdujące się w atomach lub cząsteczkach próbki, które podlegają silnym ruchom termicznym. Ruch cieplny tych atomów lub cząsteczek wytwarza bezładne pola magnetyczne £)(fluktuacje), które mogą mieć składowe w płaszczyźnie * prostopadłej do B₀ o częstości równej częstości precesji relaksujących jąder. Składowe te działają wtedy podobnie jak wirujący wektor B j i mogą powodować przejścia, przy czym magnetyczna energia orientacji spinów jądrowych zostaje przekazana sieci w postaci energii termicznej. W przedstawionej sytuacji występuje większe prawdopodobieństwo przejścia z górnego poziomu energetycznego na dolny P₊ niż z dolnego na górny P.; tylko wtedy powyższy mechanizm prowadzi do uzyskania stanu równowagi i wyrównania temperatur. Wynika to z faktu, że w stanie równowagi liczba przejść w obu kierunkach jest taka sama, czyli N.P. =N₊P₊.

Analogiczne przejścia wynikające z oddziaływania z polem zewnętrznym Bj wykazują równość odnośnych prawdopodobieństw. Szybkość relaksacji zależy od temperatury, stężenia magnetycznych jader i lepkości środowiska. Relaksacja podłużna jest szczególnie.skuteczna, gdy w roztworze znaiduia się substancje parama-gnetyczne, mające ni es parowane momenty magnetyczne elektronów, które są przyczyną powstawania silnego r *¹.! fluktuacyjnego. Czas Tj będzie się wtedy skracał. ie okoliczność wykorzystuje się W Tomografii NMR, używając substancji paramagnetycznych jako środków 7 kontrastujących. Skuteczność relaksacji będzie tym ' większa, im częstotliwość oscylacji pól fluktuacvinvch . ~^*izie bliższa częstości rezonansowej (Larmora). W wolnej wodzie, niezwiązanej z makrocząsteczkami, ruchliwość molekuł wody jest tak duża, że wytworzone p.zez nie pola flukcuacyjne wykazują częstości dużo "■yzsze od lannorowskiej częstości protonów. Stąd słaba ei :ktvwność wymuszania przejść i długi czas relaksa-cj' T). W tkankach, oprócz wody wolnej, znajdują się molekuły wody związanej z makromolekularni i inne molekuły o niskiej ruchliwości; prowadzi to do zmniejszenia częstotliwości lokalnych pól magnetycznych, a więc zbliżenia tej wartości do częstości Larmora protonów zńltdulących się~w łch sąsiedztwie, w rezultacie czas relaksacn protonów w tkankach Ti ulegnie skróceniu. Interesujące jest zachowanie się czasu relaksacji^ _t w funkcji wzrostu indukcji pola ^Rp Zwięksaffijfi wy. tość pola Bp, przesuwamy częstotliwość rezonansową w kierunku wyzsżych częstości, czyli zbliżamy ją do częstotliwości pól fluktuacji w czystej wodzie lub odda-"Tamy dla protonów zawartych w tkankach. Dla proto-nów czystefwody Tj będzie się wtedy skracał, zaś dla protonów w tkankach będzie się wydłużał. Uzasadnia to obserwowaną zależność czasu relaksacji Ti (wydłużanie zależne od rodzaju tkanki) od wartości pola B₀. Czas T _t nie może być bezpośrednio zmierzony, gdyż składowa M_ jest nieruchoma w stosunku do cewki odbiorczej. Pomiaru czasu Tj dokonuje sie pośrednio (poprzez składową Mg _y), stosując odpowiednie sekwencje impulsów wzhudzenia RF i czasy rejestracji FID.

Oddziaływanie spin-spin.

Czas relaksacji poprzecznej - T₂

Drugi typ relaksacji (poprzecznej) można zilustrować następująco:

Kiedy składowa M^„ (poprzeczna) jest różna od zera, to część momentów manierycznych jąder wykonuje ruch precesyjny dookoła B_Q zgodnie w fazie. Jeżeli z jakiejś przyczyny mika spójność fazowa w ich ruchu, wtedy składowa Mg _y dąży do zera. Czas jej zaniku (czas relak-saqi 1nazywamy również czasem pamięci fazy, co od-"3aje dobrze sens fizyczny tego mechanizmu. Utrata koherencji fazy może mieć przyczynę w samej naturze badanej próbki (Mg_>y znika z czasem T₂) > może zależeć od czynników aparaturowych - stopnia jednorodności pola B₀ (Mg _y zanika z czasem TJ. Wpływ obu czynników na zanik Mg „ (z czasem T₂ ) określa równanie:

l/7₂*=l/7₂’ | 1 p

Pierwszy powód utraty koherencji fazy (właściwy, wewnętrzny), związany z właściwościami próbki, wynika z oddziaływań pomiędzy dipolami jądrowymi (spin--spin) molekuł biorących' udział w rezonansie. Każde przejście jądra pomiędzy jego stanami spinowymi zmienia lokalne pole (poprzeczne) wokół sąsiadujących jąder, co spowoduje przejście w kierunku przeciwnym. Oddziaływanie występuje w układzie spinów i nazywane jest typu flró-flop (jeden spin w górę, drugi, spin w dół) lub oddziaływaniem wymiennym. Prowadzi to do utraty koherencji fazy i przyczynia dn raniku składowej Mg _v. Podobnie jak w przypadku oddziaiywa-'ńla spin-sieć ftuktuujące pola magnetyczne, pochodzące od różnych molekuł próbki, mogą wnosić składowe (podłużne) w kierunku pola B₀. Prowadzi to do zmiany prędkości wirowania spinów i utraty koherencji fazy,

Grudzień 2003 - Tom 2 Nr 6 • Kardiologia po Dyplomie 95

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
20090122(006) [1024x768] i. Jaki jest sens fizyczny współczynnika o w równaniu L-‘ i co znaczą. wart
fizykaegz12 c o 252 Siv £> Ql53 J> @254 -6 0255 C . Q256 A O-51 j> 0258 C 0259 .Jaki ma se
e13 I C (j 252. Jaki ma sens fizyczny kwadrat modułu funkcji falowej ? A) opisuje falę elektromagnet
potencjalne zyski i koszty 1 .Czy WPBiO jest potrzebna dla Polski? Jaki jest sens udziału naszego pa
CCF20091006001 tif zdań, słowem rozumujemy. Gdy zaś dojdziemy do tego, jaki jest sens całego urywka
1012x 252 Jaki mn sens fizyczny kwadrat modułu funkcji falowej ? A) opisuje falę elektromagnetyczną:
DSC00260 Egzamin z KónStfukcji"Betonowych 20.06t2002 "”’ 1.    Jaki jest s
Wywiad z prof. Dariuszem MarkowskimJarosław Jaworski: Jaki jest sens konserwowania czegoś, co namalo
Image57 252. Jaki ma sens fizyczny kwadra: modni u iunkcii falowej f A) opisuje falę elektromagnetyc
a) Jaki jest sens przewodni tej fraszki? b) Jaką rolę pełni tytuł w cytowanej fraszce? c) Jakie zbie
2010 08 221126 32. Jaki jest czas regeneracji poszczególnych partii mięśniowych ? -   &nb
IMAG0421 (6) ). Jaki jest sposób ochrony wzoru użytkowego i jaki jest czas ieeo ochrony: a.  &n
skany022 3 * * Zatem w chwili t ts zaczyna się ładowanie pojemności złączowej (,). Czas, jaki jest p

więcej podobnych podstron