Dexter Magnetic Technologies hat eine Vielzahl permanentmagnetischer statischer Feldquellen für MRT/NMR-Anwendungen entwickelt und hergestellt, von denen einige auf unseren aktuellen Quadraturmagnetpatenten basieren und andere so einzigartig sind, dass Patente angemeldet wurden.
Die Magnetresonanztomographie (MRT) war als Kernspinresonanz (NMR) bekannt, bis die Konnotation „nuklear“ unpopulär wurde, aber beide Namen bezeichnen das beteiligte Prinzip der Magnetresonanz (MR). Neben den MRT-Geräten, die man in Krankenhäusern findet, werden Magnetresonanzgeräte häufig in Geräten eingesetzt, die zur Sicherstellung der richtigen Chemie/Materialmischung eingesetzt werden, beispielsweise in Geräten zur Überwachung der Asphaltqualität.
MR erfasst das gyromagnetische Verhältnis eines Atoms, das Verhältnis des magnetischen Dipolmoments aufgrund des Kernspins, zum mechanischen Drehimpuls, um zwischen Elementen zu unterscheiden. Fast jedes Element im Periodensystem hat ein Isotop mit einem Kernspin ungleich Null, aber um nützlich zu sein, muss das Isotop auch im analysierten Volumen reichlich vorhanden sein. Daher sind die Kerne, die bei der MRT des menschlichen Körpers und anderer lebender Organismen von Interesse sind, die Kerne von Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Natrium, Phosphor, Kalium und Kalzium.
Zu den Komponenten des MRT-Systems gehören:
- ein magnetischer Dipol zum Aufbau eines statischen Magnetfeldes,
- eine Gradientenspule,
- eine HF-Spule, um ein magnetisches Wechselfeld im 90°-Winkel zum statischen Magnetfeld zu erzeugen, und
- eine Antennenspule.
- Im Betrieb werden Protonen im Probenvolumen durch das statische Feld ausgerichtet und durch das alternierende HF-Magnetfeld zur Präzession gebracht. Wenn die Stromversorgung der HF-Spule abgeschaltet wird, richtet sich das magnetische Moment der Protonen wieder auf das statische Magnetfeld aus. Die Energieänderung, die bei der Neuausrichtung der magnetischen Momente auftritt, wird als kleines HF-Signal von der Antennenspule gemessen und eine Fourier-Transformation der Signalfrequenz und -phase erzeugt Daten, die zur Erstellung eines unverwechselbaren Bildes verwendet werden.
Die Daten für jedes Atom/Molekül hängen von den vorhandenen Atomen und der umgebenden Molekülstruktur ab. Dies ermöglicht es der MR, Flüssigkeiten voneinander oder eine Flüssigkeit von einem Feststoff zu unterscheiden, was die Technik für Qualitätskontrollprozesse nutzbar macht. Die erforderliche statische Magnetfeldstärke hängt vom abzubildenden Element und der gewünschten Auflösung ab. Felder mit nur 0.02 T haben brauchbare Wasserstoffbilder erzeugt, für Qualitätskontrollarbeiten sind jedoch 0.08 – 0.1 T üblicher. Für eine höhere Auflösung und andere Elemente sind höhere Flussdichten erforderlich, daher sind im Labor supraleitende Systeme mit Feldern von 1.5 bis 4.7 T im Einsatz. Die Gleichmäßigkeit der Magnetfeldstärke wirkt sich auch auf die Auflösung aus. Daher werden statische Magnetfeldquellen mit einer Gleichmäßigkeit von +/- 0.0001 mT mit Trimmspulen, magnetischen Shims oder Trimmmagneten getrimmt, um eine Gleichmäßigkeit über das Probenvolumen im Bereich von Teilen pro Million zu erreichen.
Eine Permanentmagnetquelle reduziert den Energiebedarf eines MRT/NMR-Systems erheblich und ermöglicht die Portabilität. Eine höhere Auflösung führt jedoch zu einer höheren Flussdichte und Gleichmäßigkeit in der gesamten Probe, was die Größe und die Kosten exponentiell erhöht. Daher ist es wichtig, das Probenvolumen zu minimieren und beim Entwurf eines Systems realistisch zu sein, was die gewünschte Auflösung angeht.
MATERIALIEN
Wir verwenden oft gesintert Neodym-Eisen-Bor Magnetmaterial für seine hohe Energie. Samarium-Kobalt Magnetmaterial wird bei erhöhter Temperatur eingesetzt.