核磁共振是一種物理現(xiàn)象,作為一種分析手段廣泛應用于物理、化學生物等領域,到1973年才將它用于醫(yī)學臨床檢測。由于氦氣的低溫超導性,它是作為磁共振和核磁共振超導磁體的理想冷凍氣體,氦氣可實現(xiàn)-451華氏度的深冷溫度,有效獲取內(nèi)臟器官和組織等的高分辨率圖像。
成像原理:核磁共振機使用較強大的磁場,使人體中所有水分子磁場的磁力線方向一致,這時磁共振機的磁場突然消失,身體中水分子的磁力線方向,突然恢復到原來隨意排列的狀態(tài)。反復多次施加磁場又突然消失,核磁共振機會得到充分的數(shù)據(jù)并運算后成像。
簡單說就相當于用手搖一搖,讓水分子振動起來,再平靜下來,感受一下里面的振動。所以,核磁共振(MRI)也被戲說為是搖搖看的檢查。
其中,液氦可是發(fā)揮了巨大作用
超導磁體浸在液氦環(huán)境中,液氦外邊一層是液氮。液氦的作用是為了維持磁體的超導,以提供所需的磁場環(huán)境,液氦是為了在液氦與外界環(huán)境之間加一個“隔溫層”,以減少液氦的揮發(fā)。
以1.5T超導磁共振制冷系統(tǒng)為例講一下其工作原理
眾所周知,維持超導磁體超導狀態(tài)所用的制冷劑是液氦。一個良好的、穩(wěn)定的冷卻系統(tǒng),不僅是超導環(huán)境存在的重要保證,而且能大大降低液氦的揮發(fā),減輕磁共振運行成本。
超導型磁體的磁場建立是在超導環(huán)境中為超導線圈通電流而產(chǎn)生強磁場的。在理想狀態(tài)下,磁場一旦建立,只要維持超導線圈的超低溫環(huán)境,強磁場就長期存在。超導材料主要是鈮,鈦與銅的多絲復合線,它的工作溫度為4.2K(-268.8℃)。因此我們必須建立超導環(huán)境,將超導材料置于工作溫度4.2K下。
簡而言之,超導線圈要產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場,必須使線圈中心的電流零阻力,只要超導線圈在真空中保持超低溫(-268.8℃),就能達到零電阻,而液氦的作用就在于此。
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