Bức Xạ Rơnghen (Tia X) Và ứng Dụng. - Tài Liệu Text - 123doc

Có thể bạn quan tâm

Trang chủ >
Giáo án - Bài giảng >
Cao đẳng - Đại học >

Bức xạ rơnghen (Tia X) và ứng dụng.

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.17 MB, 120 trang )

Gåm 4 bé phËn chÝnh nh sau :H×nh 8.1* Bãng phát tia X- Là một bóng thuỷ tinh đã rút gần hết không khí, trong bóng có:+ Katot (K): là một sợi dây Vonfram sẽ đợc đốt nóng bằng dòngđiện h¹ thÕ cã I= 3-5A, khi Katot nãng  20000 C thì sẽ trở thành nguồnphát nhiệt điện tử .+ Anot (A) : là một tấm kim loại, thờng làm bằng Tungsten có nhiệt độnóng chảy cao, có vai trò kìm hãm các điện tử đã đợc gia tốc từ Katot bắnsang.- Bóng phát tia X đợc đựng trong một vỏ bằng chì, chỉ có mộtcửa sổ để cho chùm tia X cần dùng đi qua.* Nguồn điệnNguồn điện là một máy biến thế gồm 2 phần:+ Cuộn sơ cấp : nối vào điện lới 220v+ Cuộn thứ cấp : gồm 2 cuộn, một cuộn tạo nên điên thế 6v dùngđể đốt nóng Katot, một cuộn tăng thế 100 kv ( có thể đến 300kv )tác dụng vào Anot và K.atot.* Các thiết bị điều khiển điện thế và cờng độ dòng điện+ K1 : điều chỉnh cờng ®é dßng ®iƯn ®èt nãng Katot+ K2 : ®iỊu chØnh điện áp tác dụng vào Anot và Katot.* Bộ phận lọc và định hớng tia X- Bộ phận lọc tia X :+ Đợc làm bằng một tấm kim loại pha chì gắn vào bóng X quang,phía trớc cửa sổ có tia X phát ra.+ Tác dụng : để có chùm tia X tơng đối đơn sắc. Tia X càng đơnsắc, khi chiếu chụp thì hình ảnh càng rõ nét hơn.- Bộ phận định hớng tia X :+ Đợc làm bằng những ống kim loại có hình trụ hoặc hình nón, thờng đợc kết hợp với bộ phận lọc tia X đặt trong một hộp trớc bóng Xquang.+ Tác dụng : khu trú, hớng chùm tia X vào đúng bộ phận cần chụpvà giảm diện tích của cơ thể bị chiếu.1512.2. Nguyên lý phát xạ tia XChùm tia X phát ra từ Anot của bóng phát tia X theo hai cơ chế :phát bức xạ hãm và bức xạ đặc trng.- Bøc x¹ h·m : xt hiƯn khi cã mét chïm electron có động năng đủlớn đến đập lên Anot. Do tác dụng bởi trờng giữa hạt nhân và các lớp vỏelectron của nguyên tử chất làm Anot nên các electron bị làm chậm lại(bị hãm). Vì bị hãm các electron mất một phần năng lợng, phần năng lợng mất đi đó đợc phát ra dới dạng sóng điện từ đó chính là tia X hãm.- Bức xạ đặc trng : tia X đặc trng xuất hiện khi các electron bắn ratừ Catot có động năng khá lớn xuyên sâu vào những lớp bên trong của vỏnguyên tử làm bật các electron từ các lớp vỏ bên trong ra khỏi nguyên tửthì lập tức có các electron ở mức năng lợng cao hơn nhảy về chiếm chỗđồng thời phần năng lợng d thừa phát ra dới dạng sóng điện từ đó chínhlà tia X đặc trng.3. Tính chất của tia X- Tia X có đầy đủ tính chất của ánh sáng nh truyền thẳng, phảnxạ, nhiễu xạ, khúc xạ và giao thoa...- Tia X cã cêng ®é lín do ®ã cã khả năng đâm xuyên qua môi trờng vật chất.- Tia X có khả năng ion hoá các chất khí.- Tia X có khả năng gây phát quang một số muối.Ví dụ: muối NaCl, KCl, Platino cyanua Barivì vậy các muối nàyđợc sử dụng trong việc chế tạo màn huỳnh quang, bìa tăng quang.- Tia X có khả năng gây ra các phản ứng hỗn hợp làm biến màu mộtsố muối.Ví dụ muối bạc (màu trắng) dới tác dụng của tia X chuyển thànhmàu đen. Ngời ta sử dụng tính chất nµy lµm phim chơp.4. øng dơng cđa tia X trong y học4.1. Trong chẩn đoán :* Có 2 phơng pháp :- Chiếu X quang : hình ảnh của tổ chức đợc phản ánh trên màn huỳnhquang. Trong phơng pháp này nhân viên X quang ngồi sau màn hình vàquan sát hình ảnh phủ tạng bệnh nhân trên màn hình. Hình ảnh cầnphải liên tục trong khoảng 30 s hoặc hơn nữa.Ngày nay với việc áp dụng màn tăng sáng, hình ảnh sẽ đợc tăng độđậm nhạt, hình ảnh rõ nét hơn và giảm đợc liều chiếu xạ cho bệnhnhân và cho nhân viên. Đặc biệt, khi hình ảnh truyền qua một máythu hình, cán bộ X quang có thể ngồi tại một phòng khác, đợc che chắntốt mà vẫn chẩn đoán đợc qua hình ảnh.- Chụp X quang : hình ảnh của tổ chức đợc phản ánh trên phim Xquang. Thờng có 2 phơng pháp đợc ứng dụng trên lâm sàng : Chụp Xquang thờng và chụp cắt lớp vi tính (CT scanner).+ Chụp X quang thờng : hình ảnh của các bộ phận đợc phản ánhmột cách đơn giản hoặc bị chồng lấp, không thấy hết đợc kích thớc,chiều sâu,độ lớn của các bộ phận và các tổn thơng trong cơ thể,thờng để phát hiện các tổn thơng xơng và tổ chức cản quang.152+ Chụp cắt lớp :Một nguồn X quang chiÕu qua ngêi bƯnh tíi hƯ thèng c¸c đầu dòcó định hớng. Hệ thống đầu dò đợc quay quanh cơ thể, hình ảnh thuđợc sẽ là hình ảnh cắt lớp, phơng pháp này làm rõ đợc các chi tiết màtrong chụp X quang thông thờng bị chồng lấp, vì vậy có thể phát hiệnđợc những khối u ở sâu.* Nguyên tắc tạo hình ảnh: trên màn huỳnh quang và trên phimđợc trình bày qua mô hình sau :Hình 8.223Trong đó : (1) là máy phát1tia X.(2) là bộ phận cần chụp chiếu.(3) là bộ phận hiện hình ảnh.- Chùm tia X do máy (1) phát ra xuyên qua một bộ phận của ngờibệnh (2) sẽ đập vào màn chắn (3) ( màn huỳnh quang hoặc tấmphim ).- Do hiƯn tỵng hÊp thơ, khi qua (2) chïm tia X sẽ bị tổ chức hấp thụkhông đồng đều kết quả là các điểm khác nhau trên màn chắn (3) sẽbị chùm tia X tác động với một cờng độ khác nhau do vậy sẽ tạo nênnhững vùng sáng tối khác nhau.- Ngoµi ra, trong kü thuËt X quang ngêi ta còn sử dụng các chấttăng quang và cản quang để làm tăng hiệu quả của hình ảnh thu đợc.Từ nguyên tắc trên ta thấy :+ Trong chiếu X quang : khối (3) là màn huỳnh quang thì vùng nàohấp thụ nhiều tia X ảnh vùng đó sẽ tối; cụ thể xơng, tim đen hơn vùngphổi, cơ.+ Trong chụp X quang : khối (3) là tấm phim chụp đợc kẹp giữa haimàn tăng quang trong một hộp dẹt đợc gọi là Cát-xét. Trên phim chụp Xquang, những vùng hấp thụ nhiều tia X sẽ có hình trắng (nh xơng, tim)còn những vùng hấp thụ ít tia X sẽ có hình đen (nh phổi, cơ).4.2. Trong điều trị :Tia X đợc ứng dụng chủ yếu trong điều trị những bệnh nhân bịung th. Dựa vào tác dụng sinh vật của tia X có khả năng diệt bào mà ngờita áp dụng vào một phơng pháp điều trị có tên : Xạ trị.Xạ trị đợc dùng chủ yếu trong điều trị ung th. Do tế bào ungth có độ nhạy cảm phóng xạ lớn hơn tế bào lành, do đó dùng tia X chiếuvào các khối u ác tính để làm biến đổi trạng thái hoạt động, hạn chế sựphát triển dẫn đến tiêu diệt hoàn toàn các tế bào ung th. Mục tiêu là phảiđa đợc một liều xạ mạnh vào nơi ung th mà không gây thơng tổn chomô lành xung quanh.Yêu cầu phải đạt tới liều hấp thu vài chục Gray và phải chiếuphân đoạn thành nhiều liều nhỏ. Chiếu phân đoạn là rất cần thiết, vừaít gây tai biến, vừa nâng cao hiệu lực điều trị. Phơng pháp đơn giản làdùng X quang khoảng 200 kV, nhng khi khối u ở hơi sâu thì phần da sẽ bị153chiếu với liều cao hơn ở khối u. Trong trờng hợp này nên dùng bức xạ mạnh cókhả năng xuyên sâu, ví dụ: X quang năng lợng cao khoảng 6 MeV.Bên cạnh việc chọn năng lợng thích hợp, cần giảm bớt liều chiếu xạ ởmô lành bằng cách chiếu từ nhiều phía, hớng vào khối u. Với những máyhiện đại, có thể dùng nguồn xạ quay liên tục quanh khối u để điều trị.Nh vậy khối u bị chiếu liên tục nhng liều ở phần mềm lành bên ngoài đợcdàn trải nên liều xạ từng chỗ không lớn.Bài 2. Kỹ thuật chụp cắt lớp vi tính và ứng dụngMục tiêu1. Trình bày đợc nguyên lý tạo hình trong kỹ thuật chụp cắt lớp vitính2. Trình bày đợc đặc điểm hình ảnh của chụp cắt lớp vi tính vàứng dụng.3. Trình bày đợc nguyên tắc an toàn bức xạ với tia X.Nội dung1. Đại cơng về kỹ thuật chụp cắt lớp vi tínhMáy chơp c¾t líp vi tÝnh ( Computer Tomography Scanner) do nhµ vËtlý ngêi MÜ A.M. Cormark vµ kü s ngêi Anh G.M. Hounsfield phát minh năm1971. Đến năm 1979 phát minh của 2 ông đợc nhận giải Nobel về y học.Hình chụp sọ não đầu tiên bằng kỹ thuật chụp cắt lớp đợc tiến hànhnăm 1971 tại một bệnh viện ở Luân đôn với thời gian chụp và tính toánmột quang ảnh khoảng 2 ngày. Đến năm 1974 Ledley (Mĩ) hoàn thànhchụp cắt lớp vi tính toàn thân đầu tiên với thời gian có một quang ảnh làvài phút. Hiện nay, có nhiều máy chụp cắt lớp hiện đại với thời gian chomột quang ảnh từ 1/10 đến 1/30 giây.Tại Việt Nam, máy chụp cắt lớp đầu tiên đợc lắp đặt vào tháng 2năm 1991 tại Bệnh viện Hữu Nghị Việt Xô ( Hà Nội). Hiện nay, có rấtnhiều máy chụp cắt lớp đợc lắp đặt trong các cơ sở y tế khắp cả nớcgiúp cho các thầy thuốc dễ dàng hơn trong chẩn đoán bệnh tật.2. Nguyên lý tạo hình trong chụp cắt lớp154Mục đích của phơng pháp này là làm rõ nét hình ảnh của một lớpmỏng nào đó của một bộ phận trong cơ thể, còn các lớp khác thì bị xoánhoà đi.Hình bên trái bố trí thiết bị đứng yên, ta đứng nhìn bệnh nhân từphía đầu bệnh nhân: S là nguồn phát tia (thí dụ bóng phát tia X ), F làhộp phim, BN là bệnh nhân. S và F đợc gắn vào hai đầu thanh kim loạiPP. Thanh này có thể quay quanh một trục ở B, khi ấy S sẽ di chuyển sangtrái(hoặcsangphải), còn hộp phimF sẽ di chuyển theochiềungợclại,khoảng cách h1 và h2không đổi. Bệnhnhân nằm yên.Trong hình8.3, khi S bắt đầuphát tia, ở vị trí S1,lớp cắt cần chụp làlớp LL, C nằm ngoài.Hình 8.3Hình ảnh tạo ratơng ứng là A1, B1,C1 trên phim. Khi nguồn S di chuyển đến vị trí S 2, các tia cho ta hìnhảnh A2, B2, C2 nhng bây giờ A2, B2 vẫn trên phim, đúng vị trí cũ A1, B1 cònC2 đi ra ngoài phim.Thật vËy:Do  S1AB -  S1A1B1 vµ  S2AB -  S2A2B2 ta cã :ABh1AB==-> A1B1 = A2B2A1B1h1 +h 2A 2 B2Tại mọi vị trí của S khi di chuyển từ S 1đến S2 ta đều có hình ảnhAB (của lớp cắt LL) đúng một vị trí trên phim, còn các hình ảnh của cácphần tử khác không nằm trên LL sẽ di chuyển , tạo hình ảnh mờ nhạt lamnền phim, kết quả là ta có hình ảnh rõ nét của một lớp cắt trên phim.3.Chụp cắt lớp dùng vi tÝnh (CTS - Computer TomographyScanner)Trong CT Scanner, thay cho hộp phim X quang F ở hình 8.3 là mộthộp đầu dò (detector) có hàng vạn đầu dò nhỏ sắp xếp thành các ô nhỏ,mỗi ô nhỏ có một đầu dò khi bị chiếu tia sẽ cho tín hiệu điện trun vỊbé xư lý. Ngêi ta cã thĨ thay c¸c đầu dò này bằng tinh thể nhấp nháylỏng. Các hệ thồng này có độ nhạy rất cao, đợc khuyếch đại, đa vào bộnhớ máy tính, xử lý rồi đa sang phần hiện hình (tơng tự nhờ camera thuhình, khuyếch đại, xử lý rồi truyền đến máy thu hình gia đình).Để trợ giúp cho tạo hình cắt lớp rõ nét, ngời ta làm phần mềm máy vitính bằng cách thu thập số liệu từ việc chiếu một số mô hình ngời với cácgiả định khác nhau nh khối u ở dạ dµy, cã khèi u ë n·o, hang lao ë phỉi...Nhê xử lý hình ảnh bằng máy vi tính mà ta có các hình ảnh của các lớptheo những lớp cắt ngang, cắt dọc khác nhau, ta có thể thấy rõ ràngnhững điểm bất thờng trong cơ thể mà với phơng pháp X quang thờng155không thấy đợc. Nhờ bộ nhớ của máy vi tính mà ngời thầy thuốc dễ dàngtái hiện lại các hình ảnh cần khảo sát.* Đặc điểm hình ảnh trong kỹ thuật chụp cắt lớp vi tính:- Máy chụp cắt lớp vi tính cho phép phân biệt đợc sự khác biệt rấtnhỏ của những tổ chức có tỷ träng kh¸c nhau. VÝ dơ: khi chơp sä n·o cãthĨ phân biệt đợc rất rõ chất trắng, chất xám, buồng não thất, các khối u,các ổ apxe, các ổ chảy máu...mà phim Xquang thông thờng không phânbiệt đợc- Nếu mở cửa sổ rộng tối đa thì xơng có hình trắng, không khícó hình đen, nớc có hình xám và có độ tơng phản hình của CTS tốt dễphân tích.- Đối với máy Xquang thờng qui, tất cả thông tin nằm trên phim, còntrong CTS thì toàn bộ thông tin trong bộ nhớ và ngời điều khiển chỉnh lýmáy để chọn hình ảnh có ý nghĩa chẩn đoán. Khi cần thiết, ngời thầythuốc có thể làm hiện lại hình ảnh của các bộ phận chụp của bệnh nhân.- Giống trong Xquang, đôi khi trong CTS bệnh nhân còn đợc uốnghoặc tiêm thuốc cản quang để làm nổi bật sự đối quang.4. An toàn bức xạ đối với tia X.4.1. Bảo vệ cho cán bộ nhân viên:* Giảm tối đa sự tiếp xúc với bức xạ:- Trớc khi tiến hành chụp chiếu, phải chắc chắn là các cửa phòng Xquang đã đợc đóng kín.- Không để chùm tia X rọi vào các cửa sổ của phòng, hoặc trực tiếprọi vào tờng, trừ trờng hợp đặc biệt.- Tất cả nhân viên khi làm việc nếu không đứng sau tấm chắn thìphải mặc áo bảo vệ và khi cần thiết phải đeo găng tay.- Các thiết bị che chắn của máy X quang cố định cũng nh X quangcơ động đều phải bố trí sao cho cã thĨ che ch¾n tèt nhÊt chèng bøc xạkhuếch tán.- Cán bộ nhân viên X quang nếu cần giữ bệnh nhân trong khi chiếuchụp, cần mặc áo bảo vệ, đeo găng tay, đứng sang một bên tránh bị máyphát tia X rọi vào trực tiếp.- Thiết bị X quang đã bị h hỏng thì khôngđợc dùng, chỉ khi nào kiểm tra lại thấy đạt tiêu chuẩn mới đợc sử dụng.* Yêu cầu đặc biệt với máy X quang cơ động:Khi máy X quang cơ động đợc đa ra khỏi khoa X quang đếnmột buồng bệnh nào đó thì phải tuân theo những nguyên tắc sauđây:- Phải kiểm tra hớng và kích cỡ của chùm tia X.- Phải thiết kế che chắn ngay tại nơi máy sẽ hoạt động.- Phải đảm bảo tia X không chiếu vào những bệnh nhân kháctrong buồng bệnh (trực tiếp hoặc tán xạ).- Ngời điều khiển máy phải cách xa nguồn bóng phát xạ tối thiểu 2mét và phải mặc quần áo bảo vệ.* Chế độ kiểm tra theo dõi:Nhân viên cần đeo phim hoặc một thiết bị đo liều (bút đo, cácthiết bị ®o b»ng nhiƯt hnh quang...) trong tÊt c¶ thêi gian làm việc.156Khi mặc quần áo bảo vệ, thiết bị đo liều cần phải đo cài đặt ởphía trong của áo bảo vệ. Nếu nhân viên làm việc phải kiểm tra X quangcho bản thân thì phải tháo thiết bị đo liều ra khỏi ngời.Nếu là nhiệt huỳnh quang thì phải gửi về trung tâm kiểm tra đọckết quả theo định kỳ, nếu là loại bút đo liều tự đọc đợc thì cần ghichép từng tháng sau đó lại đa về số không để tiếp đo cho tháng sau.4.2. Bảo vệ cho bệnh nhân:* Nguyên tắc chung:Điểm khác nhau cơ bản giữa ngời bệnh và nhân viên là ngời bệnhđợc nhiều ích lợi trong khi chiếu chụp X quang: hiểu đợc bệnh tật ở trongcơ thể để có phơng hớng xử lý điều trị và nh vậy X quang mang lại lợiích cho ngời bệnh nhiều hơn là gây hại.Nếu thấy chiếu chụp X quang không cần thiết bằng các xét nghiệmkhác thì không nên dùng X quang. Chỉ dùng X quang khi nào thấy tốt hơncác biện pháp chẩn đoán khác đối với trờng hợp bệnh lý đó. Cần cânnhắc lợi hại đối với trẻ em và phụ nữ có thai khi dùng X quang.* Biện pháp cụ thể.+ Giảm thiểu sự tiếp xúc với phóng xạ:- Nên dùng những biện pháp và kỹ thuật tốt nhất để hạn chế mứcchiếu xạ cho bệnh nhân.- Nên chụp ít phim nhất. Chụp với diện tích càng nhỏ càng tốt.+ Phải hớng chùm tia X vào đúng chỗ cần thiết: tránh chiếu vào ngựcvà bộ phận sinh dục.+ Che chắn: nếu có thể đợc phải dùng chì (khoảng 1mm) che chắnvùng sinh dục nếu phải khám xét ở những bộ phận lân cận. Trờng hợp bị đachấn thơng, lần khám đầu tiên không đợc che chắn vì nó có thể làm chokhông phát hiện đợc gẫy xơng ở khu vực liên quan.+ Khoảng cách tiêu cự tối đa: ít nhất là 30 cm, càng xa càng tốt.+ Chất lợng bức xạ: tăng điện thế sẽ tăng sức đâm xuyên của tia Xvà nh vậy mức chiếu xạ sẽ giảm đi.+ Lọc: là một biện pháp giảm những bức xạ năng lợng yếu và tăngđợc năng lợng trung bình của chùm tia X, giảm đợc mức chiếu xạ cho bệnhnhân.+ Chiếu tia X với bệnh nhân có thai:Chỉ sử dụng phơng pháp X quang cho bệnh nhân có thai khi khôngcòn phơng pháp nào thay thế, nếu phải chiếu chụp X quang thì cố gắngche chắn và giảm thiểu sự chiếu xạ vào thai.157Chơng 9Phơng pháp cộng hởng từ hạt nhânBài 1. cơ sở vật lý của phơng phápcộng hởng từ hạt nhânMục tiêu- Trình bày cơ sở vật lý của phơng pháp cộng hởng từ hạtnhân.Nội dung1. Mô men từ hạt nhânHạt nhân nguyên tử gồm có hai loại hạt: proton và neutron. Proton làhạt mang điện tích dơng, về giá trị thì bằng điện tích của electron,nhng có khối lợng lớn hơn cỡ hai nghìn lần khối lợng electron. Proton tơngtự nh một hạt mang điện dơng tự quay tròn, có m«men tõ. Neutron còngcã spin, còng cã m«men tõ, cã thể xem neutron nh một quả cầu có điệntích phân bố, tính chung ra thì điện tích bằng không (neutron trunghoà điện) nhng khi quay vẫn tạo ra mômen từ.Bảng 1. Cấu trúc hạt nhân của một số nguyên tửHạt nhânSố protonSố neutronH10C66C67N77Na1112P1516K19201121314233139Mô men từ của proton và của neutron có chênh lệch nhau chút ít,nhng rất nhỏ, vào cỡ 10 -27 A.m2. Hạt nhân có thể có nhiều proton vàneutron, mômen từ của hạt nhân là tổng hợp (theo những quy tắc lợng tử)của mômen từ các hạt proton và neutron. Có hạt nhân có mômen từ lớn, cóhạt nhân có mômen từ nhỏ, có hạt nhân không có mômen từ. Nhng nóichung, mômen từ của hạt nhân nhỏ, chỉ vào cỡ phần nghìn mômen từcửa vỏ electron nguyên tử. Vì vậy điều kiện để có cộng hởng từ hạtnhân rất khác với điều kiện để có đợc cộng hởng từ electron.Không những thế, ngời ta có thể thực hiện cộng hởng từ đối vớitừng loại hạt nhân nguyên tử. Thí dụ đối với cơ thể, ngời ta thờng đặcbiệt chú ý là hạt nhân của nguyên tử hyđro là một trong hai nguyên tốcấu tạo thành nớc (H2O), mà nớc nói chung là trong cơ thể chỗ nào cũng có.Hơn nữa hạt nhân của nguyên tử hyđro cho tín hiệu cộng hởng từ rấtmạnh.Hạt nhân của nguyên tử hyđro rất đơn giản: chỉ có một hạt proton,mômen từ của hạt nhân hyđro chính là mô men từ của proton.2. Cộng hởng từ hạt nhân158ururHạt nhân có mômen từ lµ  khi n»m trong tõ trêng B 0 sÏ thực hiệnurchuyển động tuế sai (chuyển động Larmor) tức là đầu mút của vectơ urvạch nên những đờng tròn quanh phơng của B 0 Hình 9.1 biểu diễnurchuyển động Larmor của mômen từ ít dới tác dụng của từ trờng B 0Hình 9.1Hình 9.2urĐây là chuyển động tuần hoàn, tần số phụ thuộc vào B 0 và Trongtrờng hợp proton, tần số đó đợc tính theo công thức:f 0  g p . p .B0NÕu B0 b»ng 1T (Tesla) thì proton có tần số Larmor là 42,58 MHZ.Nh vậy hạt nhân nằm trong từ trờng B0 trở thành một hệ dao độngvới tần số dao động riêng là f0 Phụ thuộc B0. Nếu chiếu thêm một sóngđiện từ tần số rađiô thích hợp, thì biến thiên từ trờng do sóng rađiô tạora có thể làm cho hạt nhân dao động cộng hởng. Hình 9.2 biểu diễn tácur urururdụng của tõ trêng xoay chiỊu B1 ( B1 vu«ng gãc víi B 0 quay quanh B 0 víitÇn sè gãc () lên mômen từ lực tuần hoàn tần số góc , khi = 0 xảyra hiện tợng cộng hởng.Trong trờng hợp từ trờng Bo = 1T, đầu mút của mômen từ của hạtnhân hydrô sẽ quay tròn với.tần số f0= 42,58 MHZ. Nếu tác dụng thêmsóng rađiô tần số 42,58 MHZ thì đầu mút của mômen từ của hạt nhânhyđrô sẽ quanh cũng với tần số nh trớc nhng biên độ lớn hơn, mô men từ củaprôton nghiêng xa hơn so với phơng của B0 tức là nghiêng nhiều về phơngvuông góc với phơng của B0Nhng thực tế, không phải là thực hiện cộng hởng từ đối với từng hạtnhân hyđrô riêng lẻ mà là cộng hởng từ dối với cả một tập hợp hạt nhânhyđrô trong một thế tích nào đó, thí dụ trong 1mm3 ở vỏ não. Do đó taxét cả một tập hợp hạt nhân trong từ trờng và xét hiện tợng cộng hởngđối với cả tập hợp đó.3. Mômen từ của tập hợp các hạt nhân trong một thể tíchNếu xét một tập hợp các nam châm nhỏ nằm trong từ trờng cóchiều xác định thì các nam châm sẽ nằm quay dọc theo từ trờng,mômen từ của các nam châm này sẽ song song cùng chiều với từ trờng.Nhng tập hợp các hạt nhân là tập hợp các hạt vi mô, tuân theo nhữngquy luật lợng tử: khi nằm trong từ trờng thì đa số các hạt nhân sẽ cómômen từ quay song song cùng chiều với từ trờng nhng vẫn có những hạt159nhân có mômen từ song song nhng ngợc chiều với từ trờng, ngời ta gọi đólà nhữngmômen từ đối song.urCác phép tÝnh to¸n cho thÊy nÕu trong tõ trêng B 0 tổng cộng có Nhạt nhân thì sẽ có Nl hạt nhân có mômen từ song song và N 2 hạt nhân cómômen từ đối song (trong từ trờng B0, Nl proton cã song song víi tõ trêng,urN  B0�N2 proton có đối song với từ trờng)hình 9.3, N1 luôn luôn lớnNkTN N1 N 2hơn N2 và tỉ số chênh lệchcó thể tính theo công thức gầnNNN B0đúng:NKTVới B0 là cờng độ từ trờng tác dụng, là moomen từ của hạt nhân, klà hằng số Boltzmann, T là nhiệt độ tuyệt đối.Hình 9.3Tính ra, ở nhiệt độ phòng T = 25oC, khi B0 = 1T đối với hạt nhânNhyđrô, tỉ sốvào cỡ 10-6. Nói cách khác trong N hạt nhân thực chấtNchỉ còn lại N = Nl - N2 chiếm tỷ lệ cỡ một phần triệu là hớng theo chiềuurB 0 Thật ra mômen từ này đều có chuyển động Larmor, nhng vì khửnhau từng cặp nên cuối cùng có thể xem chỉ có N hạt nhân đóng gópvào mômen từ M tổng cộng. Từ các công thức tìm đợc ta có:B02 kTM = N = NurVËy khi xÐt chun ®éng Larmor trong tõ trêng B 0 của N hạt nhântrong thể tích V của vËt chÊt, thÝ dơ cđa vá n·o, ta chØ xÐt ®Õn m«men tõM tỉng céng ®ã.4. Céng hëng tõ trong một thể tích có nhiều hạt nhân vànhững hiện tợng liên quanTa xét một thể tích có N hạt nhân, mômen từ của mỗi hạt nhân làurur và từ trờng ngoài tác dụng là B 0 . Ta đã thấy trong N hạt nhân có N l hạturnhân có mômen từ song song với B 0 và N2 hạt nhân có mômen đối song160urvới B 0 về mặt từ tính xem nh chúng khử nhau từng đôi một, chỉ còn Nl N2 = N ~10-6 hạt nhân có đóng góp vào mômen từ tổng cộng. Cácmômen từ không phải nằm hoàn toàn song song với từ trờng ngoài, chúngđảo rất nhanh quanh phơng từ trờng nhng góc nghiêng rất nhỏ. Phânurtích mômen từ của hạt nhân ra thành hai vect¬: mét vect¬ song songururururvíi B 0 ta kÝ hiƯu là P và một vectơ vuông góc với B 0 kÝ hiÖu   . Khi chØurururcã B 0 có thể xem N hạt nhân có mômen từ hớng về B 0 và đảo quanh B 0urururVectơ tổng P khá lớn, cỡ gần bằng N. . Nhng vectơ tổng xemurnh bằng không không phải chỉ là do giá trị của nhỏ mà là do cácurmômen từ đảo quanh B 0 tuy cùng tần số nhng không đồng pha, cácurvectơ có thể hớng trớc, sau, phải, trái một cách lộn xộn, cộng vectơ lạiurchúng triệt tiêu lẫn nhau. Nh vậy, khi chỉ có từ trờng ngoài B 0 vectơ từururhoá dọc theo phơng của từ trờng ngoài P = P cực đại, còn vectơ từ hoáururngang = bằng không (hình 9 .4).Hình1.4.9.4Phân tích thành / / và Hìnhf0) theo ph2urơng vuông góc với nh ta đã thấy, có cộng hởng xảy ra: vectơ từ trờng B1 doursóng rađiô (sóng điện từ) tạo ra, quay quanh B 0 với tần số góc tác dụngururlên mômen từ của hạt nhân một lực tuần hoàn, làm cho nghiêng mạnhururvề phía B1 và quay quanh B 0 một cách đồng pha với nhau. Kết quả là khiuruurcộng hởng vectơ từ hoá ngang M = cực đại.ururCòn vectơ từ hoá dọc, một mặt do nghiêng về B1 nên giá trị củaur urB 0 , P nhỏ đi, mặt khác do hấp thụ cộng hởng năng lợng sóng rađiô cóthêm một số mômen từ của hạt nhân quay về phía đối song song, do đóN2 tăng lên, Nl giảm xuống,N = Nl - N2 giảm đáng kể. Kết quả làuruurkhi cộng hởng vectơ từ hoá dọc M P = P bằng không.Khi chiếu sóng rađiô có tần số f0 (hay tần số góc: =Khi tắt sóng rađiô, tập hợp các hạt nhân đang từ trạng thái cộng hởng chuyển về trạng thái bình thờng ban đầu. Ngời ta gọi đó là qu¸161

Xem Thêm