Компания Dexter Magnetic Technologies разработала и произвела большое разнообразие источников статического поля с постоянными магнитами для приложений МРТ/ЯМР, некоторые из которых основаны на наших текущих патентах на квадратурные магниты, а другие настолько уникальны, что на них подавались заявки на патенты.
Магнитно-резонансная томография (МРТ) была известна как ядерно-магнитный резонанс (ЯМР) до тех пор, пока понятие «ядерный» не стало непопулярным, но оба названия обозначают задействованный принцип магнитного резонанса (МР). Помимо аппаратов МРТ, которые можно найти в больницах, устройства магнитного резонанса обычно используются в устройствах, используемых для обеспечения надлежащего сочетания химии и материалов, например, в оборудовании, используемом для контроля качества асфальта.
MR определяет гиромагнитное отношение атома, отношение магнитного дипольного момента, обусловленного ядерным вращением, к механическому угловому моменту, чтобы различать элементы. Почти у каждого элемента в периодической таблице есть изотоп с ненулевым ядерным спином, но чтобы его можно было использовать, изотоп также должен быть в изобилии в анализируемом объеме. Таким образом, ядрами, представляющими интерес для МРТ человеческого тела и других живых организмов, являются ядра водорода, углерода, азота, натрия, фосфора, калия и кальция.
Компоненты системы МРТ включают в себя:
- магнитный диполь для создания статического магнитного поля,
- градиентная катушка,
- ВЧ-катушка для создания переменного магнитного поля под углом 90° к статическому магнитному полю, и
- антенная катушка.
- При работе протоны в объеме образца ориентируются статическим полем и прецессируют переменным радиочастотным магнитным полем. Когда питание ВЧ-катушки отключается, магнитный момент протонов выравнивается со статическим магнитным полем. Изменение энергии, связанное с перенастройкой магнитных моментов, измеряется антенной катушкой как слабый радиочастотный сигнал, а преобразование Фурье частоты и фазы сигнала дает данные, используемые для построения отличительного изображения.
Данные для каждого атома/молекулы зависят от присутствующих атомов и окружающей молекулярной структуры. Это позволяет MR отличать жидкости друг от друга или жидкость от твердого вещества, что делает этот метод пригодным для использования в процессах контроля качества. Требуемая напряженность статического магнитного поля зависит от отображаемого элемента и желаемого разрешения. Поля всего 0.02 Тл позволяют получить пригодные для использования изображения водорода, но 0.08–0.1 Тл чаще используются для контроля качества. Более высокие плотности потока необходимы для большего разрешения и других элементов, поэтому используются лабораторные сверхпроводящие системы с полями от 1.5 до 4.7 Тл. Однородность напряженности магнитного поля также влияет на разрешение, поэтому источники статического магнитного поля с однородностью +/- 0.0001 мТл подстраиваются подстроечными катушками, магнитными прокладками или подстроечными магнитами для получения однородности по объему образца в диапазоне частей на миллион.
Источник постоянного магнита существенно снижает мощность, требуемую системой МРТ/ЯМР, и обеспечивает портативность. Однако более высокое разрешение приводит к более высокой плотности потока и однородности по всему образцу, а это экспоненциально увеличивает размер и стоимость, поэтому важно минимизировать объем образца и быть реалистичным в отношении желаемого разрешения при проектировании системы.
МАТЕРИАЛЫ
Мы часто используем спеченные Неодим-железо-бор магнитный материал для его высокой энергии. самарий-кобальт магнитный материал используется при повышенной температуре.