Püsimagnetid magnetresonantsseadmetes

Mar 22, 2023 Jäta sõnum

Tuumamagnetresonants (NMR) on omamoodi tuumafüüsika nähtus. Block ja Purcell teatasid sellest nähtusest juba 1946. aastal ja rakendasid seda spektroskoopias. Lauter Burr avaldas MR Imaging 1973. aastal, muutes NMR-i kasulikuks rohkem kui lihtsalt füüsika ja keemia jaoks. Seda kasutatakse ka kliinilises meditsiinis.

 

Viimastel aastatel on magnetresonantstomograafia tehnoloogia kiiresti arenenud ja muutunud üha küpsemaks. Kontrolli ulatus hõlmab põhimõtteliselt kogu süsteemi ning seda on propageeritud ja rakendatud kogu maailmas. Pildistamise aluse täpseks kajastamiseks ja segiajamise vältimiseks nukliidkuvamisega nimetatakse seda nüüd magnetresonantstomograafiaks.

 

Magnetresonantstomograafia eeldab tugevat ühtlast magnetvälja, mille genereerib magnet. Magnetid on MR-seadmete kõige olulisem ja kallim osa. Praegu kasutatakse tavaliselt kahte tüüpi magneteid: püsimagnetid ja elektromagnetid, mis jagunevad kahte kategooriasse: püsijuhtivus ja ülijuhtivus.

 

Pideva juhtivusega elektromagnet kasutab magnetvälja tekitamiseks tugevat alalisvoolu, mis voolab läbi mähise. Põhimagnetvälja säilitamiseks vajalik võimsus on umbes 100 kW. Üldiselt kulub mitu tundi elektrit, enne kui magnetväli saavutab stabiilse oleku. Liigne vool mähises tekitab palju soojust, soojusvaheti jahutusvee soojuse hajumist.

 

Ülijuhtivaid magneteid kasutatakse praegu laialdaselt. Ülijuhtivas olekus voolab vool läbi juhi ilma takistuse kadumiseta ja seega ei soojenda juhti. Sama läbimõõduga traat võib ülijuhtivas olekus kahjustamata läbida suuremat voolu. Ülijuhtivast materjalist mähis võib tekitada tugeva vooluga tugeva magnetvälja ning peale välisvoolu katkestamist jääb ülijuhtivas mähises olev vool muutumatuks, mistõttu ülijuhtiv magnetväli on äärmiselt stabiilne.

 

Püsimagnetmaterjalid võivad pärast magnetiseerimist säilitada magnetismi pikka aega ja magnetvälja tugevus on stabiilne, seega on magneti hooldus lihtne ja hoolduskulud minimaalsed. Magnetresonantsseadmetes kasutatavad püsimagnetid hõlmavadAlNiCo magnetid, ferriidist püsimagnetidja NdFeB magnetid jne. Nende hulgas on NdFeB magnetid kõrgeima magnetilise energiaproduktiga ja suudavad väikese kogusega saavutada maksimaalse väljaintensiivsuse (kuni {{0}}.2T väljaintensiivsus nõuab 23 tonni alumiiniumniklit -koobalt, kui kasutatakse NdFeB, ainult 4 tonni). Püsimagneti kui põhimagneti miinuseks on see, et 1T väljaintensiivsust on raske saavutada. Praegu on välja intensiivsus üldiselt alla 0,5T, mida saab kasutada ainult madala sagedusega magnetresonantsseadmetes.

 

Kui põhimagnetina kasutatakse püsimagnetit, saab magnetresonantsseadmeid kujundada rõnga või ikke kujul ning instrument on poolavatud. See struktuur on suurepärane õnnistus lastele või klaustrofoobiaga inimestele.

 

4