Mágneses rezonancia képalkotás elektronspin nyomjelzőkkel
A mágneses rezonancia alapú anyagvizsgálati módszerek kiemelkedő fontosságúak a szilárdtestfizikában (ESR) , a vegyiparban és gyógyszeriparban (NMR) valamint az orvosi diagnosztikában (MRI). Az egyes módszerek alapja ugyanaz a fizikai jelenség – mágneses térbe helyezve az elektron illetve magspinekre forgatónyomaték hat, melynek hatására precesszálni kezdenek – a mérés menete és kiértékelése azonban különbözik. Felmerülhet a kérdés, hogy a jellemzően anyagvizsgálatra használt ESR berendezéssel lehet-e képet alkotni.
A leginkább elterjedt MRI és NMR vizsgálatok során a különböző atommag spinek mágneses térben gerjesztődnek a mérés során pedig a relaxációs idők segítségével történik a képalkotás illetve egyes fizikai tulajdonságok (például kötéserősség) meghatározása. Az atommagok NMR aktivitásának egyetlen követelménye, hogy az atommag eredő spinje különbözzön 0-tól. (0 eredő spinű csak akkor lesz a mag ha mind a protonok mind a neutronok száma páros.) Az ESR vizsgálat nehézsége, hogy jelet csakis a párosítatlan elektronok adják így csak mágneses ionok (pl: Mn2+, Cu2+ stb) vagy komplexek vizsgálhatók vele. Az ESR képalkotás további nehézsége, hogy az NMR képalkotásnál is felhasznált spin echo hossza nem mikro- hanem nanoszekundumos nagyságrendebe esik, ami túl gyors a detektáláshoz, így más módszerre van szükség a képalkotáshoz. Emiatt a képalkotás módszere is különbözik. Az NMR képalkotásnál pulzusszekvenciákkal tapogatják le a teret és Fourier- transzformációval állítják elő a valós képet, ESR képalkotásnál folytonos (cw) üzemmódban dolgoznak és Radon-transzformációval rekonstruálják a vizsgált objektumot.
TDK kutatásom motivációja két részből áll. Egyrészt részletesen bemutatom a NMR és az ESR közötti elméleti és technikai különbséget, másrészt megvizsgálom, hogyan működik a kevésbé elterjedt ESR képalkotás biológiai mintákon.
szerző
-
Békési Anna
Fizika alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
