Az NMR és a bizonytalansági elv rejtélyes találkozása

Hasonló dokumentumok
THE CHARACTERISTICS OF SOUNDS ANALYSIS AND SYNTHESIS OF SOUNDS

A nehézfémek növényi vízháztartásra gyakorolt hatásának vizsgálata Mágneses Rezonancia készülékkel. Készítette: Jakusch Pál Környezettudós

Wavelet transzformáció

Idő-frekvencia transzformációk waveletek

Biofizika. Sugárzások. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? Biológiai jelenségek fizikai leírása/értelmezése

Construction of a cube given with its centre and a sideline

DINAMIKAI VIZSGÁLAT OPERÁTOROS TARTOMÁNYBAN Dr. Aradi Petra, Dr. Niedermayer Péter: Rendszertechnika segédlet 1

Idő-frekvencia transzformációk waveletek

Idő-frekvencia transzformációk waveletek

Jelek és rendszerek 1. 10/9/2011 Dr. Buchman Attila Informatikai Rendszerek és Hálózatok Tanszék

RENDSZERTECHNIKA 8. GYAKORLAT

Műszeres analitika. Abrankó László. Molekulaspektroszkópia. Kémiai élelmiszervizsgálati módszerek csoportosítása

Mágneses módszerek a mőszeres analitikában

Optikai spektroszkópia az anyagtudományban 7. Infravörös spektroszkópia

Fourier térbeli analízis, inverz probléma. Orvosi képdiagnosztika 5-7. ea ősz

Modern Fizika Labor. 5. ESR (Elektronspin rezonancia) Fizika BSc. A mérés dátuma: okt. 25. A mérés száma és címe: Értékelés:

KVANTUMMECHANIKA. a11.b-nek

Medical Imaging Mágneses rezonancia (MR, MRI, NMR) x B. Makroszkopikus tárgyalás

MÁGNESES MAGREZONANCIA A KÉMIÁBAN, GYÓGYSZERÉSZETBEN, ORVOSTUDOMÁNYBAN

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

TALAJVÍZSZINT ADATOK SPEKTRÁLIS FELDOLGOZÁSÁNAK EREDMÉNYEI

Word and Polygon List for Obtuse Triangular Billiards II

OLYMPICS! SUMMER CAMP

A gyakorlat célja a fehér és a színes zaj bemutatása.

Bevezetés a kvantum-informatikába és kommunikációba 2015/2016 tavasz

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

Rezgésdiagnosztika. Diagnosztika

Ellenőrző kérdések a Jelanalízis és Jelfeldolgozás témakörökhöz

On The Number Of Slim Semimodular Lattices

The magnetic pole model: two opposing poles, North (+) and South (-), separated by a distance d produce an H- field (lines).

Az elektromágneses hullámok

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban 4/11/2016. A fény; Abszorpciós spektroszkópia

A fény mint elektromágneses hullám és mint fényrészecske

The problem. Each unitary transform having eigenvector has eigenvalues in the form of. Phase ratio:

IBM Brings Quantum Computing to the Cloud

Mintavétel: szorzás az idő tartományban

Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 5. mérés: Elektronspin rezonancia március 18.

Méréstechnika. Rezgésmérés. Készítette: Ángyán Béla. Iszak Gábor. Seidl Áron. Veszprém. [Ide írhatja a szöveget] oldal 1

TALAJVÍZSZINT-ADATOK SPEKTRÁLIS FELDOLGOZÁSÁNAK EREDMÉNYEI

Osztályozó vizsga anyagok. Fizika

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban A fény; Abszorpciós spektroszkópia

MRI áttekintés. Orvosi képdiagnosztika 3. ea ősz

Alkalmazott spektroszkópia Serra Bendegúz és Bányai István

Abszorpciós fotometria

Jelanalízis. Neuronális aktivitás

Abszorpciós spektroszkópia

Jelfeldolgozás. Gyakorlat: A tantermi gyakorlatokon való részvétel kötelező! Kollokvium: csak gyakorlati jeggyel!

A MÁGNESES REZONANCIA LEKÉPEZÉS (MRI) HASZNÁLATA TERMÉNYEK HŐFIZIKAI VIZSGÁLATAINÁL KOVÁCS, A. J.

Akusztikai tervezés a geometriai akusztika módszereivel

Mi mindenről tanúskodik a Me-OH néhány NMR spektruma

Geokémia gyakorlat. 1. Geokémiai adatok értelmezése: egyszerű statisztikai módszerek. Geológus szakirány (BSc) Dr. Lukács Réka

Tömegspektrometria. Tömeganalizátorok

Rádióspektroszkópiai módszerek

Magmágneses rezonancia (NMR) és elektronspinrezonancia (ESR) alapjai

Dóczy-Bodnár Andrea október 3. Magmágneses rezonancia (NMR) és elektronspinrezonancia (ESR) alapjai

A kvantummechanika kísérleti előzményei A részecske hullám kettősségről

MÁGNESES MAGREZONANCIA A KÉMIÁBAN, GYÓGYSZERÉSZETBEN, ORVOSTUDOMÁNYBAN

First experiences with Gd fuel assemblies in. Tamás Parkó, Botond Beliczai AER Symposium

Alkalmazott spektroszkópia

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 5. A JELFELDOLGOZÁS ALAPJAI: JELEK

Biomolekuláris szerkezeti dinamika

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 6. A MINTAVÉTELI TÖRVÉNY

1. témakör. A hírközlés célja, általános modellje A jelek osztályozása Periodikus jelek leírása időtartományban

A rosszindulatú daganatos halálozás változása 1975 és 2001 között Magyarországon

Geofizikai kutatómódszerek I.

Can/be able to. Using Can in Present, Past, and Future. A Can jelen, múlt és jövő idejű használata

Descriptive Statistics

Utasítások. Üzembe helyezés

Biomolekuláris szerkezeti dinamika

Csomagok dróton, üvegen, éterben. Szent István Gimnázium, Budapest Tudományos nap Papp Jenő 2014 április 4

Értékelés Összesen: 100 pont 100% = 100 pont A VIZSGAFELADAT MEGOLDÁSÁRA JAVASOLT %-OS EREDMÉNY: EBBEN A VIZSGARÉSZBEN A VIZSGAFELADAT ARÁNYA 35%.

M N. a. Spin = saját impulzus momentum vektor: L L nagysága:

CT/MRI képalkotás alapjai. Prof. Bogner Péter

Szervetlen komponensek analízise. A, Atomspektroszkópia B, Molekulaspektroszkópia C, Elektrokémia D, Egyéb (radiokémia, termikus analízis, stb.

Modern fizika laboratórium

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

Eddigi tanulmányaink alapján már egy sor, a szeizmikában általánosan használt műveletet el tudunk végezni.

Abszorpció, emlékeztetõ

CSAPADÉK ÉS TALAJVÍZSZINT ÉRTÉKEK SPEKTRÁLIS ELEMZÉSE A MEZŐKERESZTES-I ADATOK ALAPJÁN*

A projekt eredetileg kért időtartama: 2002 február december 31. Az időtartam meghosszabbításra került december 31-ig.

NYOMÁSOS ÖNTÉS KÖZBEN ÉBREDŐ NYOMÁSVISZONYOK MÉRÉTECHNOLÓGIAI TERVEZÉSE DEVELOPMENT OF CAVITY PRESSURE MEASUREMENT FOR HIGH PRESURE DIE CASTING

KN-CP50. MANUAL (p. 2) Digital compass. ANLEITUNG (s. 4) Digitaler Kompass. GEBRUIKSAANWIJZING (p. 10) Digitaal kompas

bab.la Cümle Kalıpları: İş Sipariş İngilizce-Macarca

bab.la Cümle Kalıpları: İş Sipariş Macarca-İngilizce

Digitális jelfeldolgozás

Kvantum-informatika és kommunikáció 2015/2016 ősz. A kvantuminformatika jelölésrendszere szeptember 11.

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

Abszorpciós fotometria

Searching in an Unsorted Database

FIZIKA. Váltóáramú hálózatok, elektromágneses hullámok

TestLine - Angol teszt Minta feladatsor

Elektronspin rezonancia

Orvosi Biofizika I. 12. vizsgatétel. IsmétlésI. -Fény

Rezgés, Hullámok. Rezgés, oszcilláció. Harmonikus rezgő mozgás jellemzői

Űr-méréstechnika. Felszíni és mesterséges holdakon végzett mérések. Dr.Bencze Pál DSc c. egy. tanár MTA CSFK GGI

Mérés és adatgyűjtés

Rugózott vezetőülés vizsgálata

Jelgenerálás virtuális eszközökkel. LabVIEW 7.1

Átírás:

Az NMR és a bizonytalansági elv rejtélyes találkozása ifj. Szántay Csaba MTA Kémiai Tudományok Osztálya 2012. február 21.

a magspínek pulzus-gerjesztésének értelmezési paradigmája GLOBÁLISAN ELTERJEDT MAGYARÁZAT: cos( 1 t) alakú rádió-frekvenciás elektromágneses pulzus (h n) PFT NMR FT t ω 1 t Heisenberg B. E. t konst. t ismert és véges 1 > 0 (a hullám idejének korlátozása a frekvenciát bizonytalanná teszi) 0 Larmor frekvencia rezonancia tartomány

a magspínek pulzus-gerjesztésének értelmezési paradigmája GLOBÁLISAN ELTERJEDT MAGYARÁZAT: cos( 1 t) alakú rádió-frekvenciás elektromágneses pulzus (h n) PFT NMR t ω 1 t FT ω1 SINC ez tükröződik a pulzus széles Fourier spektrumában is ω

a magspínek pulzus-gerjesztésének értelmezési paradigmája GLOBÁLISAN ELTERJEDT MAGYARÁZAT: cos( 1 t) alakú rádió-frekvenciás elektromágneses pulzus (h n) PFT NMR t Heisenberg B. E. t konst. ω 1 t FT 0 Larmor frekvencia rezonancia tartomány NOMINÁLISAN MONOKROMATIKUS ( 1 ) RF PULZUS EFFEKTÍVE POLIKROMATIKUS ( 1 ) ezért a Larmor frekvenciák széles tartományát képes gerjeszteni

As the Uncertainty Principle indicates, a pulse of carrier frequency 1 will contain, in effect, a range of frequencies centred on 1. The distribution of RF magnetic field amplitudes takes the form sin(x)/x which is the frequency-domain equivalent of a short pulse in the time domain. The two domains are connected by the Fourier transform Although the applied excitation may be precizely centred at a frequency 1, our act of turning the excitation power on at time zero and off at time t effectively broadens the spectral range of the excitation to a bandwidth of ~1/t. the RF source is monochromatic, so we have to work out a way of using a single frequency to excite multiple frequencies. If the irradiation is applied for a time t, then, due to the Uncertainty Principle, the nominally monochromatic irradiation is uncertain in frequency by about 1/t. if the pulse is made shorter, we will no longer have a truly monochromatic frequency spectrum even though the source is still monochromatic. A pulse of monochromatic RF can be described in the frequency domain as a band of frequencies. The Heisenberg principle states that there is a minimum uncertainty in the simultaneous specification of the frequency and the duration of the measurement. This means that, as the pulse length decreases, irradiation is spread over a wider frequency band. The sinc Fourier spectrum of a rectangular RF pulse shows that a shorter pulse gives a wider sinc band.

NMR = kvantummechanikai jelenség Heisenberg B.E. alkalmazható Energia hu E=hn hu pulzus = kvantummechanikai entitás

Fourier transzformáció = időbeli jel felbontása frekvencia komponenseire f (t) cos( 1 t) t ~ F(ω) t cos( 1 t) t spektruma = cos( 1 t) t frekvencia komponensei

a kvantummechanikai és klasszikus leírás korrelációja: a Heisenberg B.E. a FT területén is érvényesül: τ t FT ω 1 τ t FT ω τ t FT ω 1 ω t konst.

a magyarázat helyesnek tűnik Heisenberg Fourier t mi ezzel a probléma?

A mágneses rezonancia NEM rádió hullámok (fotonok) abszorpciója / emissziója! Energia hu E=hn hu

Valójában: (makroszkópikus) mágneses rezonancia = klasszikus, determinisztikus jelenség (mágneses terek klasszikusan leírható kölcsönhatása)! az RF hullám mágneses komponense a minta mágnesezettsége

Mi köze van tehát mindehhez Heisenbergnek? t konst. kvantummechanikai + valószínűségi állítás! RF pulzus = oszcilláló mágneses tér

cos( 1 t) t FT t 1 az idő-dimenzióban pontosan definiált a frekvencia dimenzióban pedig NEM? NOMINÁLISAN monokromatikus = EFFEKTÍVE polikromatikus???

Heisenbergnek SEMMI köze az ÜGYHÖZ! W. Heisenberg, 1960

Két fajta Bizonytalansági Elv létezik! IDŐ-FREKVENCIA ANALÍZIS Heisenberg B. E.: t konst. valószínűségi állítás VALÓJÁBAN EZZEL VAN DOLGUNK! Fourier B. E.: t konst. determinisztikus állítás A név a formális alaki hasonlóságból ered! Formális (matematikai) hasonlóság, de különböző fizikai jelentés!

A Fourier Bizonytalansági Elv állítása: f(t) keskeny F() széles f(t) széles F() keskeny f (t) (SEMMI BIZONYTALANSÁG!) FT ~ F(ω)

t Mindkét dimenzióhoz azonos fizikai értelmezést kell rendelnünk! (t) f (ω) ~ F t e t f F t i d ) ( ) ( ~ d ) ( ~ 2 1 ) ( t i e F t f natív dimenzió transzformált dimenzió

mit csinál a Fourier transzformáció mi a spektrum jelentése? ~ it F( ) f ( t) e dt

bázis elemekre bontás A FT lényege: f(t) dekompozíciója végtelen idejű BÁZIS ELEMEK f ( t) f(t) 1 2π F(ω) e i ω t alakú, végtelen frekvenciatartományú sorává Ae i ω t dω A. e it A. e it A. e it A. e it A. e it A. e it A. e it A F() t Bázis elem = matematikai absztrakció, aminek = NINCS inherens fizikai + jelentése! A fizikai jelentést MI (emberek) rendeljük hozzá, nem pedig belőle fakad!

görbe (!), különböző aspektusokkal A, ω 1 t 1 t 2 t ω 1 ω Az információ csomag van átkódolva! A spektrum a kódok összessége! (a fizikai értelmezést MI adjuk, az NEM a kódok sajátja!)

Az RF pulzus széles off-rezonancia hatásának magyarázata: kényszererő amplitúdó! lineáris határeset: pulzus FT spektruma ~ ~ NMR gerjesztési profil (Szuperpozíció Elv)

A tudomány alapja az abszolút igazság. A tudomány célja a világ tőlünk függetlenül létező objektív igazságainak a feltárása. Az igazság nem létezhet az emberi értelemtől függetlenül: a világról nem, csak a világ általunk alkotott LEÍRÁSÁRÓL állíthatjuk, hogy igaz, vagy hamis. Tudományos igazság alatt valójában nem abszolút igazságot kell értenünk, hanem a világnak egy olyan leírását, amely a megerősítésére és cáfolatára tett kísérletek egész sorát kiállta, ezért helyesnek tekinthető. (Richard Rorty, John Webb)

átlagember képzett tudós

ω

F( ) f(t ) e it dt

F( ) f(t ) e it dt Pontosan mit is akartunk itt mondani?

Honnan tudná az ember, hogy melyik a saját útja, ha csak járt utakon jár? Reinhold Messner