MATERIALE

SUPRACONDUCTOARE

Rotaru Matei-Bogdan Haiek Alexandru I.E.D.M. III

CuprinsIstoria supraconductorilor

Efectul Meissner

Supraconductibilitatea

Aplicatii

Rezonanta Magnetica (RM)

Instalatia RM

Cum Functioneaza?

Istoria supraconductorilor1911 Supraconductibilitatea a fost observata pentru prima data, intr-un esantion de mercur, de catre fizicianul olandez Keike Kamerlingh Onnes, la universitatea din Leiden, Olanda. Acesta a racit mercurul pana la temperatura heliului lichid (4,2 K), moment in care rezistenta sa electrica s-a anulat brusc.

1913 Onnes a fost recompensat cu premiul Nobel

pentru cercetarile sale in acest domeniu.

1933 Walther Meissner si Robert Ochsenfeld au descoperit ca un material supraconductor expulezeaza campul magnetic. Acest fenomen este astazi cunoscut ca efectul Meissner (-Ochsenfeld). Efectul Meissner este atat de puternic,incat un magnet poate fi levitat deasupra unui material supraconductor.

Efectul Meissner (numit si efectul Meissner-Oschenfeld)

Reprezinta expulzarea liniilor de camp magnetic ale unui metal daca acestui metal ii este atribuita o stare de supraconductibilitate. Prin masurarea distributiei de flux magnetic in afara unor specimene de plumb si de cositor in timp ce acestea erau racite sub temperatura critica in prezenta unui camp magnetic.

Supraconductibilitatea Este definita ca o proprietate apartinand anumitor materiale de a avea o rezistivitate electrica nula (ρ = 0) atunci cand temperatura materialului este mai mica decat temperatura critica Tc si intensitatea campului magnetic nu depaseste o valoare critca Hc*.

Aplicatii Levitatia magnetica ( trenurile MAGLEC);

Biomagnetis (Rezonanta mangnetica RM);

Magnetoecelografia;

Acceleratoare de particule;

Cabluri pentru transportul energiei electrice (HTS);

Microprocesoare cu jonctiuni Josephson;

Rezonanta Magnetica (RM)•1946 Bloch (Stanford University) si Purcell (Harvard University) – (independent unul de celalalt) descopera fenomenul de rezonanta (premiul Nobel in 1952) si realizeaza prima aplicatie: spectroscopia RMN in studiul structurii moleculare

•1967 Jackson aplica primele studii de spectroscopie pe tesuturi vii si obtine primul semnal RMN provenit de la tesutul unui animal

•1971 Damadian arata ca tesuturile canceroase au semnal RMN diferit de cel al celor sanatoase

•1974 Lauterbur realizeaza primele imagini ale tesutului unui animal cu ajutorul rezonantei magnetice nucleare •1982 Se incepe utilizarea in scop clinic a rezonantei magnetice nucleare

Instalatia RM Magnetul reprezinta inima sistemului. El este un magnet

supraconductor care genereaza campul static B0. Acesta functioneaza prin aplicarea de curent prin bobine compuse din fire de niobim – titan care sunt racite.

Racirea se realizeaza cu refrigerenti c criogeni care mentin o temperatura p aproape de zero absolut (-2690C), si l elimina virtual rezistenta electrica p er m premitand obtinerea de campuri de mari I intensitati.

Odata magnetul activat el este pentru totdeauna activ.

Camera in care se situeaza magnetul trebuie sa fie perfect izolata (cusca Faraday).

Orice interferenta a campului magnetic B0 cu undele radio, electromagnetice sau alt tip de radiatii duce la pierderea omogenitatii acestuia.

Pe langa magnet,masina RM mai este compusa din numeroase antene:

Body Coil

Head Coil

Surface Coil

Breast Coil

GP Flex

Spine Coil Antena pentru umar

Neurovascular Coil

Torso Coil

Cum functioneaza? Pentru a obtine magnetizarea tesuturilor, pacientul este

introdus intr-un camp magnetic foarte intens, intrucat tesuturile se magnetizeaza foarte greu.

Magnetizarea tesuturilor corpului uman se datoreaza cu precadere nucleelor de hidrogen datorita faptului ca:• sunt cele mai numeroase nuclee din constitutia

tesuturilor biologice (1021/cm3)• sunt alcatuite dintr-un singur proton• au factorul giromagnetic cel mai mare

(receptioneaza si emit semnale radio cu cea mai inalta frecventa pentru o intensitate data a campului magnetic aplicat)

• In mod normal, nu exista o magnetizare a tesuturilor.

• Pentru a fi vizualizate prin RM, tesuturile trebuie magnetizate prin aplicarea unui camp magnetic exterior.

• Nu toate tesuturile se vor magnetiza la acelasi nivel.

• In timpul procesului imagistic magnetizarea tesuturilor se modifica si rapiditatea acestui proces nu este aceeasi pentru toate tesuturile.

• Tocmai aceasta diversitate in rapiditatea de modificare a magnetizarii este cea care diferentiaza tesuturile si conduce, in final, la obtinerea contrastului din imagine.

Din punct de vedere al IRM-ului atomii de hidrogen sunt cei care dau semnal maxim dintre toti atomii stabili.

Aceasta se intampla deoarece tesuturile vii contin in proportie de 60-80% apa.

Protonii continuti de atomul de hidrogen au un spin ½.

Numarul de stari energetice posibile pentru atomul de hidrogen este dat de formula: nr stari energetice = 2s+1.

Nr. de stari energetice = 2 (1/2) + 1 = 2

Prin urmare protonul de hidrogen poate ocupa 2 stari energetice: +1/2 si -1/2.

Rezonanta inseamna schimbul maximal de energie dintre doua sisteme care oscileaza cu aceeasi frecventa.

Modelul vectorial

Modelul cuantic

Bibliografie http://science.howstuffworks. Com

http://www.magnetic-resonance. Org

www.wikipedia.com

Gauvrit J.Y.; Oppenheim C.; Nataf F.- “Three-dimensional dynamic magnetic resonance”