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Tomografia a Risonanza Magnetica Nucleare (MRI) e S uperconduttori

Tomografia a Risonanza Magnetica Nucleare (MRI) e S uperconduttori. Prima di tutto facciamo un salto a Harvard per farci un’idea delle potenzialità della MRI. http://www.med.harvard.edu/AANLIB/home.html. Joe ci spiega la tomografia. Joseph Hornak http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri.

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Tomografia a Risonanza Magnetica Nucleare (MRI) e S uperconduttori

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Presentation Transcript

  1. Tomografia a Risonanza Magnetica Nucleare (MRI) e Superconduttori

  2. Prima di tuttofacciamo un salto a Harvard per farci un’idea delle potenzialità della MRI http://www.med.harvard.edu/AANLIB/home.html

  3. Joe ci spiega la tomografia Joseph Hornak http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri

  4. MRI in una parola Bussole, campi magnetici e correnti La precessione Come rivelare un nucleo che ruota La Tomografia con la Risonanza Magnetica (MRI) *** Intervallo con visita *** I superconduttori per la MRI ... ma anche per ridurre la bolletta Enel ... e per la levitazione Bussola e magnete

  5. La corrente che passa per un filo devia l'ago della bussola L'ago e' un piccolo magnete La corrente produce un campo magnetico B intorno a se` L'ago si allinea lungo il campo magnetico B S N

  6. Le correnti esercitano una forza sugli aghi magnetici I magneti (B) esercitano una forza sulle correnti Anche il campo del magnete e` dovuto a microcorrenti: quelle degli atomi (ad esempio del ferro)

  7. Riassunto: i campi magnetici sono l'effetto di correnti Per ottenere B intensi: 1) Materiali magnetici Bmax ~ 2T ~ 30000 volte Bterra oppure 2) correnti elevatissime e molte spire Linee di forza

  8. Cosa e` il campo magnetico? le curve immaginarie (linee di forza) lungo cui si allineano gli aghi magnetici delle bussole limatura come piccoli aghetti

  9. S Aghi sempre piu` piccoli N N la limatura di ferro N aghi femtoscopici: lo spin dei nuclei dell'atomo di idrogeno (i protoni, 1H) S trottola

  10. La precessione, ovvero non sempre gli aghi si allineano

  11. La precessione, ovvero non sempre gli aghi si allineano Trottola: il momento angolare precede attorno a g protoni (1H): lo spin precede attorno a B

  12. La frequenza di precessione e` regolata dal campo magnetico Precessione di Larmor

  13. Legge di Faraday B bobine di ricezione

  14. un voxel La Risonanza Magnetica Nucleare (NMR): cosa si osserva?

  15. cellule La Risonanza Magnetica Nucleare (NMR): cosa si osserva?

  16. acqua La Risonanza Magnetica Nucleare (NMR): cosa si osserva?

  17. molecole di H2O La Risonanza Magnetica Nucleare (NMR): cosa si osserva?

  18. molecola di H2O La Risonanza Magnetica Nucleare (NMR): cosa si osserva? H nucleo di 1H (protone)

  19. NMR (e MRI) c) occorre farli danzare a tempo irraggiandoli inizialmente con onde radio + + + d) induzione di un segnale alla frequenza a) b) magnete spin nucleari

  20. Magnete e bobine di ricezione La radiofrequenza fa danzare a tempo solo quella Come si fa ad osservare una sola fetta del cervello di Joe?

  21. Come si ottiene la tomografia dentro la fetta? Immaginiamo che l'idrogeno sia concentrato in tre soli punti Se mettiamo la testa di Joe in uno strumento NMR frequenza di Larmor L'intensita` del segnale NMR e` proporzionale al numero di nuclei di 1H

  22. Se il campo B cresce in una direzione i punti precedono a frequenze diverse

  23. Se B cresce così ma se in esperimenti successivi B cresce in diverse direzioni

  24. Rielaborando l’informazione si puo` ricostruire l'immagine

  25. Il corpo umano (per parti)

  26. Sempre piu` piccolo, con B=8T: Un polso <-------> 5cm Una fettina <--------------> 0.1 mm!

  27. Ricostruzioni tridimensionali

  28. I polmoni che respirano gas ultrapolarizzato

  29. Perche` i superconduttori? per produrreB=10T (circa 140 000 volte il campo della terra) 30 000 A di corrente in fili di rame: 5 MW di potenza dissipata (resistenza), pari al consumo delle abitazioni di una citta`come Fidenza Superconduttore: se la resistenza e` nulla, la potenza dissipata e`nulla!

  30. La scoperta della superconduttivita`in Hg (1907) Con l'elio liquido (4.2K=-273 C) dal discorso di K. Onnes a Stoccolma

  31. Spiegazione della scomparsa della resistenza elettrica. Gli elettroni viaggiano a due a due e domano l'agitazione termica caotica degli ioni. Purtroppo occorre restare al freddo: Hg sotto Tc = 4.2K Nb sotto Tc = 9.2 K

  32. Tc = 134K = -139 C (HgBa2Ca2Cu3O8) I ceramici

  33. Diamagnetismo (Effetto Meissner-Ochsenfeld) In alcuni casi, l’effetto puo’ essere cosi’ forte da generare una forza repulsiva tale da controbilanciare il peso del magnete -> levitazione

  34. Levitazione

  35. Superconducting Coil Magnetomotive force 700 x 4 x 2 (kA) x poles x rows Max.speed(km/h) 581(result) Completed year 1996-2002 Maglev Yamanashi Maglev Test Line http://www.rtri.or.jp/rd/maglev/html/english/maglev_frame_E.html

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