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Tomografia a Risonanza Magnetica Nucleare (MRI) e Superconduttori.

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Presentazione sul tema: "Tomografia a Risonanza Magnetica Nucleare (MRI) e Superconduttori."— Transcript della presentazione:

1 Tomografia a Risonanza Magnetica Nucleare (MRI) e Superconduttori

2 ANLIB/home.html Prima di tutto facciamo un salto a Harvard per farci unidea delle potenzialità della MRI

3 Joseph Hornak Joe ci spiega la tomografia

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 N S

6 I magneti (B) esercitano una forza sulle correnti Le correnti esercitano una forza sugli aghi magnetici 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 B max ~ 2T ~ volte B terra 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 Aghi sempre piu` piccoli la limatura di ferro aghi femtoscopici: lo spin dei nuclei dell'atomo di idrogeno (i protoni, 1 H) N N S N S trottola

10 La precessione, ovvero non sempre gli aghi si allineano

11 Trottola: il momento angolare precede attorno a g protoni ( 1 H): 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 La Risonanza Magnetica Nucleare (NMR): cosa si osserva? un voxel

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

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

17 La Risonanza Magnetica Nucleare (NMR): cosa si osserva? molecole di H 2 O

18 La Risonanza Magnetica Nucleare (NMR): cosa si osserva? molecola di H 2 O H nucleo di 1 H (protone)

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

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

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

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 si puo` ricostruire l'immagine Rielaborando linformazione

25 Il corpo umano (per parti)

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

27 Ricostruzioni tridimensionali

28 I polmoni che respirano gas ultrapolarizzato

29 Perche` i superconduttori? Superconduttore: se la resistenza e` nulla, la potenza dissipata e`nulla! in fili di rame: 5 MW di potenza dissipata (resistenza), pari al consumo delle abitazioni di una citta`come Fidenza

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

31

32 Purtroppo occorre restare al freddo: Hg sotto T c = 4.2K Nb sotto T c = 9.2 K Spiegazione della scomparsa della resistenza elettrica. Gli elettroni viaggiano a due a due e domano l'agitazione termica caotica degli ioni.

33 I ceramici T c = 134K = -139 C (HgBa 2 Ca 2 Cu 3 O 8 )

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

35 Levitazione

36 Maglev Superconducting Coil Magnetomotive force 700 x 4 x 2 (kA) x poles x rows Max.speed(km/h) 581(result) Completed year Yamanashi Maglev Test Line


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