Rezonans dla mas
Aparatura medyczna, wykorzystująca zjawisko rezonansu magnetycznego, jest dla lekarza bezcenną pomocą diagnostyczną. Sprzęt MRI znany jest również z potężnych rozmiarów i bardzo wysokich cen. Jednak dzięki Johnowi Kitchingowi – fizykowi z National Institute of Standards and Technology w Boulder, stan Kolorado – skanery tego typu mogą stać się sprzętem powszechnego użytku. Amerykanin wraz z pięcioma współpracownikami buduje czujniki pola magnetycznego (tzw. magnetometry atomowe), które niemal dorównują czułością swym dużym krewniakom, ale mają rozmiary ziarenka ryżu. Miniaturowy magnetometr składa się z trzech podzespołów: standardowego lasera pracującego w podczerwieni, również typowego detektora promieniowania podczerwonego oraz umieszczonego między nimi sześcianu wykonanego z krzemu i szkła, wewnątrz którego znajdują się opary cezu. Opisywana "kanapka" jest zamocowana na krzemowym podłożu. Jeśli urządzenie znajduje się w miejscu pozbawionym pola magnetycznego, światło bez przeszkód mija atomy cezu. Z kolei w obecności nawet najsłabszych pól zmienia się ułożenie wspomnianych atomów, co powoduje, że kostka staje się dla podczerwieni mniej przezroczysta. Zmiana ta jest proporcjonalna to natężenia pola. Największym osiągnięciem naukowców jest zbudowanie komory magnetometru o przekątnej trzech milimetrów. Udało im się to przez wykonanie bocznych ścian "kostki" z krzemu za pomocą fotolitografii. Następnie zamknęli oni komorę ściankami ze szkła, przedtem wypełniając ją parami cezu. Aby utrzymać ten pierwiastek w stanie gazowym, podczas pracy czujnik jest podgrzewany. Obecnie naukowcy budują pojedyncze egzemplarze opisywanych magnetometrów. Opracowana przez nich metoda jest jednak przystosowana do wymagań produkcji masowej. Przenośne urządzenia używające odpowiednio dużej liczby takich czujników mogłyby zrewolucjonizować konstrukcję maszyn MRI i NMR – te pierwsze można by instalować nawet w ambulansach. Inne zastosowanie to szybkie i precyzyjne lokalizowanie ładunków wybuchowych, a w wypadku spektroskopów NMR – poszukiwania podziemnych złóż surowców.
Komentarze (2)
Gość macintosh, 8 lipca 2008, 22:54
Niech mi ktoś wyjaśni po polsku.
mikroos, 8 lipca 2008, 23:04
Masz prosty układ:
laser - szklana kostka wypełniona parami cezu - detektor
Laser świeci przez kostkę w kierunku detektora. Wykonujesz badanie kontrolne przy możliwie dokładnej izolacji od wpływu pola magnetycznego - w ten sposób uzyskujesz tzw. kontrolę ujemną, czyli sposób zachowania par cezu przy braku wpływu pola magnetycznego. Następnie wykonujesz realne badanie pacjenta (czyli: pobudzasz atomy w jego ciele do rezonansu magnetycznego za pomocą fal EM, a następnie wyłączasz źródło promieniowania i odczytujesz, w jaki sposób atomy oddają zgromadzoną wcześniej energię) i jako detektor używasz tych właśnie urządzonek. Analizujesz zmiany zachowań par cezu w każdym z detektorów (są rozłożone w określonych punktach wokół ciała badanego) - pod wpływem promieniowania zmienia się sposób zachowywania atomów, więc zmienia się także przepuszczalność całej kostki dla światła laserowego. Jeżeli dysponujesz odpowiednio skalibrowanym sprzętem i odpowiednio dużą matrycą detektorów, jesteś w stanie ustalić, jak silne było promieniowanie magnetyczne w danym miejscu i z której strony napływało.