Mágneses rezonancia módszerek: spinek tánca mágneses mezőben

Az előadások a következő témára: "Mágneses rezonancia módszerek: spinek tánca mágneses mezőben"— Előadás másolata:

1 Mágneses rezonancia módszerek: spinek tánca mágneses mezőben
Kürti Jenő egyetemi tanár Eötvös Loránd Tudományegyetem Fizikai Intézet, Biológiai Fizika Tanszék Budapest „Az atomoktól a csillagokig” előadássorozat 2008. november 6. web: virag.elte.hu/kurti

2 Rezonancia 2

3 PRECESSZIÓ L = t 3

4 4

5 5

6 Kb. 26 ezer év 6

7 7

8 precesszió mágneses mező hatására
LARMOR-PRECESSZIÓ: precesszió mágneses mező hatására giromágneses objektum μ  J B θ É D || = |μ|  |B|  sinθ = |μ  B| 8

9 precesszió mágneses mező hatására
LARMOR-PRECESSZIÓ: precesszió mágneses mező hatására ωL = B giromágneses objektum μ  J B θ É D || = |μ|  |B|  sinθ = |μ  B| J = t 9

10 precesszió mágneses mező hatására
LARMOR-PRECESSZIÓ: precesszió mágneses mező hatására ωL = B precesszáló spin 10

11 Mágneses rezonancia 1944 Jevgenyij K. Zavojszkij :
mágneses rezonancia elektronokon → ESR (=EPR) Felix Bloch, Edward M. Purcell: mágneses rezonancia protonokon → NMR 11

12 E=μB= μzB= γħ mB Energia
Zeeman-felhasadás B0 = 0 B0  0 E=μB= μzB= γħ mB Energia 12

13 13

14 14

15 Stern – Gerlach kísérlet
15

16 Zeeman-felhasadás Energia = h mágneses mező 16

17 ELEKTRON SPIN REZONANCIA (ESR) vagy
ELEKTRON PARAMÁGNESES REZONANCIA (EPR) 17

18 18

19  = 10 GHz 19

20 ESR – spektrum hiperfinom felhasadással (I=1)
mágneses tér  = 10 GHz 20

21 ESR – spektrum hiperfinom felhasadással
(négy darab ekvivalens I=1/2 mag hatására) 21

22 naftalin - 22

23 2,4,6 trifenil-piril 23

24 mérés: Korecz László 24

25 fluorozott trifenil-piril 25

26 mérés: Korecz László 26

27 spinjelző (anizotrop) ESR-spektruma
27

28 spinjelző (TEMPO) – hőmérsékletfüggés
mérés: Korecz László 28

29 NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE (NMR)
(MAG MÁGNESES REZONANCIA) 1H 13C 31P, 15N, 29Si, 19F, 17O, … 29

30 NMR Nobel-díjak 1952, fizika: Felix Bloch , Edward Mills Purcell
első NMR készülék 1991, kémia: Richard R. Ernst FT-NMR és 2D-NMR, bonyolult molekulák szerkezetének meghatározására 2002, kémia: Kurt Wüthrich NMR fejlesztése fehérjék 3D szerkezetének meghatározására 2003, orvosi: Paul C. Lauterbur , Sir Peter Mansfield MRI kifejlesztése és orvosi alkalmazása 30

31 31

32 (diamágneses árnyékolás)
kémiai eltolódás (diamágneses árnyékolás) Bmag = B(1-) (ppm) 32

33 33

34 34

35 35

36 Fourier-tanszformációs, FT-NMR
idő → frekvencia → FT Ernst idő frekvencia frekvencia 36

37 37

38 Ernst 38

39 Spin-echo (Hahn) 39

40 2D NMR 40

41 ♥ 41

42 42

43 43

44 44

45 45

46 NMR COMPUTER TOMOGRÁFIA
46

47 47

48 48

49 elvágás előtt (NMR) elvágás után (optika)
CITROM elvágás előtt (NMR) elvágás után (optika) E. R. Andrew, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, B 289, (1980) 49

50 50

51 51

52 52

53 53

54 54

55 55

56 MAGNETIC RESONANCE IMAGING (MRI) NMR COMPUTER TOMOGRÁFIA
= NMR COMPUTER TOMOGRÁFIA 56

57 57

58 58

59 belső szervek porckorong-sérv gerinc-csontok 59

60 agytumor 60

61 fehér területek: herpes encephalitis fehér foltok:
(vírusos agyvelőgyulladás) fehér foltok: szklerózis multiplex 61

62 funkcionális MRI (fMRI)
(pl. hemoglobin: paramágneses; hemoglobin + oxigén: diamágneses) Funkcionális MRI Véráramlás vizsgálata Hemoglobin: paramágneses, hemoglobin + oxigén: diamágneses -> más relaxációs idők 62

63 63