Atomii constau dintr-un nucleu și electroni încărcați negativ care se deplasează pe o orbită. Nucleul constă din positroni încărcați pozitiv și neutroni neutri. Încărcarea de protoni este egală în valoare, dar opusă semnului încărcării electronului. Neutrul este neutru, dar are o distribuție internă a încărcăturii. Nucleul substanțelor din sistemul periodic al elementelor chimice se distinge prin numărul de protoni. Izotopii substanțelor au același număr de protoni cu număr diferit de neutroni.
Particulele elementare au o rotație, adică o valoare proprie a impulsului (momentului). Atomul și nucleul au, de asemenea, o rotație, care constă în rotiri și un moment angular orbital al particulelor. Spinul nucleului constă în rotirea protonilor și a neutronilor.
Un nucleu are un spin nenul, dacă are un număr impar de protoni sau neutroni. Dacă numărul de neutroni și protoni este egal, nucleul va avea zero spin. Corpul uman este de 60% apă. Molecula de apă constă din doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen. Atomul de oxigen conține un număr par de neutroni și protoni, deci are zero spin. Atomul de hidrogen constă dintr-un proton, deci are un spin. Deoarece principiul RMN se bazează pe proprietățile rotirilor atomice non-zero, imaginea RMN este în cea mai mare parte o hartă a distribuției de hidrogen în organism. Având în vedere că molecula de apă conține doi atomi de hidrogen, adică doi protoni cu rotație nonzero, putem spune că harta distribuției de hidrogen corespunde hărții distribuției apei în organism.
O particulă cu spin, adică rotitoare, generează un moment magnetic care are o direcție care coincide cu direcția axei de rotație. Comportamentul acestui moment magnetic este observat cu ajutorul RMN pentru detectarea protonilor. În absența unei acțiuni externe, direcția momentului magnetic variază în mod aleatoriu. Momentul magnetic total al unui număr mare de protoni tinde la zero.
Atunci când un câmp magnetic extern rotirile (m. E. Axa de rotație, și, prin urmare, momentele magnetice) atomii tind să devină codirectional acest câmp extern (săgeata în busolei tinde să devină câmpul magnetic terestru codirectional lui). Spatele nu se aliniază exact în această direcție, dar sunt sub un anumit unghi. În plus, momentul magnetic începe să se rotească în jurul vectorului de direcție al acțiunii externe, aceasta se numește precesie. Frecvența de rotație este cunoscută ca frecvența Larmor.
Deși majoritatea momentelor magnetice sunt aliniate în direcția câmpului magnetic extern, unele pot fi aliniate în direcția opusă. Protonul se rotește, aliniat în direcția opusă față de câmpul exterior, la niveluri mai mari de energie. Formula lui Planck arată că frecvența de energie absorbită de spin pentru trecerea de la nivelul inferior la cel mai înalt nivel de energie este direct proporțională cu diferența de energie dintre niveluri. Aceasta este frecvența Larmor.
Deoarece diferența de energie este direct proporțională cu inducția magnetică a câmpului exterior, frecvența Larmor este de asemenea determinată de acțiunea externă a lui B0.
Numărul de rotiri la diferite nivele de energie, energia depinde de diferența dintre aceste niveluri și temperatura sistemului este descris și rapredeleniem Gibbs, care compară numărul de rotiri la un anumit nivel din valoarea totală a nivelului de energie și de temperatură. Acest raport poate fi folosit pentru a calcula populațiile de rotiri la diferite niveluri de energie pentru un anumit câmp extern și temperatură.
Generalizarea. Atomii nuclei (protoni în cazul hidrogenului) au un spin care este orientat în mod aleatoriu în absența unui stimul extern. Cu un câmp magnetic extern, rotirile sunt aliniate, iar protonii localizați la diferite niveluri de energie sunt aliniate diferit: fie în direcția câmpului exterior, fie în direcția opusă. Diferența dintre energiile acestor două nivele este proporțională cu inducția magnetică a câmpului extern B0. În consecință, raportul dintre numărul de rotiri multidirecționale și frecvența Larmor este, de asemenea, proporțional cu B0.
Astfel, în prezența unui câmp extern, rotirile protonilor pot fi reprezentate ca două seturi de vectori orientați opus precesând în jurul vectorului magnetic de inducție al câmpului extern. Frecvența precesiunii este frecvența Larmor. În RMN, de obicei direcția vectorului de inducție magnetică a câmpului extern este luată ca semiaxis pozitiv z. In cursul IRM detectat de valoarea medie a tuturor momentelor magnetice (rotiri), t. E. De fapt, suma vectorială a momentelor magnetice, care se numește vectorul net magnetizare (vectorul net magnetizare). Acest vector este direcționat de-a lungul axei z, iar magnitudinea lui este proporțională cu diferența dintre populațiile de protoni situate la diferite niveluri de energie.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: