Alkalmazott spektroszkópia Serra Bendegúz és Bányai István

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Alkalmazott spektroszkópia Serra Bendegúz és Bányai István"

Lajos Lukács
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 Alkalmazott spektroszkópia 2014 Serra Bendegúz és Bányai István

2 A mágnesség A mágneses erő: F p1 p2 r p1 p2 C ( F C ) C áll 2 2 r r r A mágneses (dipólus) momentum: m p l ( m p l ) Ahol p a póluserősség [Wb] vagy [V x s] vagy [C x m/s] A mágneses térerősség: a p elemi mágneses töltésre ható erő mágneses térben arányos annak nagyságával: F Hp ahol H a mágneses tér erőssége (ez Baranyi Károly szerint több mint százéves tévedés ) M m H A mágneses dipólust az M forgatónyomaték f H irányába forgatja =0

3 Mágnesség 2: Lorentz erő B M m V A térfogategységre eső mágneses momentum: mágnesezettség vektor v. mágneses polarizáció M H A H mágneses tér képes polarizálni az anyagokat = szuszceptibilitás Az áram mágneses tere B H B a mágneses indukció vektor = mágneses permeábilitás

4 Haladó mozgás: Mozgások E tot E kin V mv V 2 dp p m v F Newton törvényei dt Forgó mozgás: J Iω dj dt M I a forgó testet jellemző paraméter: =mr 2 (minél nagyobb annál nehezebb a testet forgásba hozni)

5 Mágneses kölcsönhatások I.

6 Mágneses kölcsönhatások II.

7 Larmor-precesszió

8 Magnetic dipole in magnetic field Vegyünk egy kis áramkört, amelyet a mágneses momentumával jellemzünk Merítsük mágneses térbe Ampére 1820 magnetic double layer (molecular loops)

9 Motion of dipole A Lorentz erő hat, nincs mozgás Az eredő erő nulla c r Idl B 0 m Forgatónyomaték téríti m-et B irányába T m B m r

10 Mozgások 2 Ω f f Példák: H E H P p P i d 2m dx d dx 2 2 V Impulzus operátor A kvantummechanika nem más, mint valamely operátor sajátfüggvényeinek meghatározását célzó erőfeszítés

Még példa Egy gömb alakú test forgó mozgása: 2 2 2 1 2

állandó =R 3 8 Y1, 1 m l 1 2 2IE 2 2 2 sin e im l I mr

11 Még példa Egy gömb alakú test forgó mozgása: V 2 2 r r r r 2 2 E 2m sin 2 2 sin sin r = állandó =R 3 8 Y1, 1 m l 1 2 2IE sin e im l I mr l és m l ahol m l = l.-l Degenerált, nem mágneses térben

12 Az atommag Az atommagnak is van pályája és spinje, sőt töltése is. Ha egy töltött testnek van eredő impulzus momentuma, Akkor ahhoz mágneses momentum is csatlakozik: g e 2m J J Mivel a J kvantált, így a mágneses momentum is g e I ( I 1) g N I ( I 1) I 0, 1 / 2, 1, 3 / 2,... 2m p M M I, I 1, 0,... I 1, I z l l A mágneses momentum soha nem lehet egyenlő saját z komponensével!

13 Atommag 2 Mágneses térben a magspin szerint egy közel parallel es egy közel anti-parallel beállás alakulhat ki, ha I =1/2. Az utóbbi energiája nagyobb. E B 0 J z B 0 M I B 0 M I I, I 1,... I 1, I z M l = -1/2 E M l B 0 M l = 1 / 2 B 0 M l = 1/2 ami 1 H magra 100 MHz 2.3 T téren, Larmor precesszió B 0

14 Atommag 3 B 0 z M 0 M y B 0 B 0 x

15 A sokaság viselkedése Mo = 0 Bo = 0 Mo Bo

16 Mágneses tér T

17 Néhány NMR aktív mag Nuclei Unpaired Protons Unpaired Neutrons Net Spin (MHz/T) 1 H 1 0 1/ H P 0 1 1/ Na 2 1 3/ N C 0 1 1/ F 0 1 1/

18 Basics of NMR (bnmr) 1. animáció (T1 processes) 2. animáció (T2 processes)

19 Mágnes

20 Minta, mérőfej, spektrum

21 Molekuláris és klasszikus kép z x y egyensúlyi állapot M 0 =M z z gerjesztett állapot M 0 =M y B 1 x x z y y B 0 populáció inverzió M 0 =M -z spin physics

22 A gerjesztés (térben kell elképzelni) B 1 B pulse 90 o impulzus

23 A kémiai eltolódás y y y x x x off dwell time receiver on

24 Transzverzális relaxáció (T 2 ) y y y x x x y y y z z z off dwell time 1 receiver on

25 Longitudinális relaxáció (T 1 ) x y A kvantitatív NMR lényeges eleme Lassúbb mint a transzverzális relaxáció y y y z z z Pulse sequences!!!!

26 Az NMR spektrum egyenlete Bloch-egyenletek d M z ( M 0 M z) Bv 1 dt T du dt dv dt ( ) v o i 1 u T v ( ) u B1 M T o i z 2 2 Forgó koordinátarendszer B 1 x irányú M x = u ; M y = v Megoldása stacionárius állapotokra. Egy jelre on resonace B 1 = 0 esetén a FID!!!!!

27 FID és spektrum Lineáris egyenletrendszerként LW 1 T 2 - Fouriertranszformáció ( ) i t f f ( t) e dt - fázis korrekció

28 Cserefolyamatok illusztrálása A cserefolyamatok mindig gyorsítják a relaxációt

29 A spin echo /2) x y Ebben az esetben a 180 o -os impulzus fázisa változik.

30 Inverzió visszaállás (recovery) Szokták a 180 o -os impulzust tároló a 90 o -ost kiolvasó impulzusnak is hívni. A T 1 meghatározása igen fontos a kvantitivitás szempontjából

31 CP-szekvencia gerjesztés defókuszálódás inverzió re- és defókuszálódás inverzió és refókuszálódás

32 CPMG szekvencia

33 T 1 contrast (real contrast) CSF cerebro spinális folyadék T 2 nincs kontraszt (TE rövid ahhoz, hogy a különbségek kijöjjenek) T 1 kontraszt (a gyorsan relaxáló visszatér)

34 T 2 contrast (inverse contrast) T 1 no contrast T 2 contrast

35 Proton sűrűség kontraszt T 1 no contrast T 2 no contrast (C proton reach)

36 Az MRI története 1946 Bloch és Purcell (1952 Nobel Prize physics) 1971 Damadian: relaxation of cancer cells 1973 Lauterbur: paprika and kiwi Mansfield: NMR diffraction 1976 Moor és Hinshaw: human body 1992 Bányai I.: sample

37 Bányai István T 1 súlyozott

38 Bányai István T 2 súlyozott

39 Info A tissue with a long T1 and T2 (like water) is dark in the T1- weighted image and bright in the T2-weighted image. A tissue with a short T1 and a long T2 (like fat) is bright in the T1- weighted image and gray in the T2-weighted image. Gadolinium contrast agents reduce T1 and T2 times, resulting in an enhanced signal in the T1-weighted image and a reduced signal in the T2-weighted image.

40 Proton sűrűség kontrasztos tumor

41 Paul C. Lauterbur shows off his photo of the first magnetic resonance imaging yesterday after winning the 2003 Nobel Prize for Physiology or Medicine for his discoveries leading to the development

42 A történet 1946 Bloch és Purcell (1952 Nobel Prize physics) 1971 Damadian: relaxation of cancer cells 1973 Lauterbur: paprika and kiwi Mansfield: NMR diffraction 1976 Moor és Hinshaw: human body 1992 Bányai I.: sample

43 Bányai István május

44 Ha nincs veszély csinálunk! Kontraszt anyagok

45 Kontraszt anyagok 2 Lejárt a GdDTPA szabadalma (NSF) Gd a természetben

46 Agyi felvételek normál és kémiailag kontrasztosított felvételek Gd 3+ (7/2) komplexek alkalmazása

47 CT és MRI Nincs akkor sugárterhelés: X RF Kontraszt: elektronsűrűság protonsűrűség Felbontás: növekevő dózis több más Axiális sík három ortogonális sík Értelmezés: jól kialakult, orvosi diploma elég egyéb szakember segítsége fontos

48 X-ray and MRI images

49 CT és MRI Nincs akkor sugárterhelés: X RF Kontraszt: elektronsűrűság protonsűrűség Felbontás: növekevő dózis több más Axiális sík három ortogonális sík Értelmezés: jól kialakult, orvosi diploma elég egyéb szakember segítsége fontos

50 Röntgennel el nem érhető kép szagittárius axiális koronáris

51 spin-echo TR y y y y x x x x TE

Hasonló dokumentumok

Az NMR képalkotás alapjai. Bányai István Kolloid- és Környezetkémiai Tanszék DE, TEK

Az NMR képalkotás alapjai. Bányai István Kolloid- és Környezetkémiai Tanszék DE, TEK Az NMR képalkotás alapjai Bánai István Kolloid- és Körnezetkémiai Tanszék DE, TEK Az NMR alapjai alapjai Bánai István Kolloid- és Körnezetkémiai Tanszék DE, TEK A mágnesség A mágneses erı: F = pp 1 2 r