II. Tạo ảnh bằng cộng hưởng từ
1. Hai đám proton và hiện tượng hấp thụ cộng hưởng
Những proton của hạt nhân nguyên tử hydro lúc nào cũng quay nhanh chung quanh trục của nó gọi là trục hạt nhân (spin nucléaire) và được thể hiện bằng một mômen động (moment cinéque). Điện tích dương của proron do sjw quay quanh trục của nó sẽ hình thành một kim nam châm nhỏ và tạo nên một từ trường nhỏ, được biểu thị bằng một vectơ mômen từ. Tuy nhiên do chuyển
động nhiệt (agitation thermire) này các chiều và hướng khác nhau và luôn luôn thay đổi, tổng hợp (ressultante) của chún bằng không.
Khi được đặt trong một từ trường Bo có cường độ lớn từ 0,33 Tesla đến 2 Tesla (1 Tesla = 10.000 gauss) (từ trường của trái đất khoảng 0,5 gaus) thì những proton của hydro dưới tác dụng của Bo xếp hàng theo trục của Bo và có một chuyển động thứ hai nữa, ngoài chuyển động quay quanh trục của nó, gọi là chuyển động tiến động (mouvement de précession), vẽ nên một hình nón, có trục song song với trục của từ trường lớn Bo (hình 1.46 - 1.46, 47).
Hình 1.46 Hình 1.47
Khi đạt trong từ trường lớn Bo, người ta thấy có hai đám proton khác nhau: một đám gọi là đám năng lượng thấp song song (paralèle) với Bo và một đám gọi là đám năng lượng cao đôi song (antoparalèle) với Bo. Đám thứ
nhất hơi nhiều hơn chút Ýt so với đám thứ hai và tổng hợp những mômen từ cơ bản của hai đám trên là Mo cùng chiều với Bo.
Hiệu số năng lượng E giữa hai đám proton này xác định mức độ từ hoasd của mô và tỷ lệ thuận với cường độ của Bo va thay đổi theo tuỳ từng mô:
E = Bo
Tốc độ o của chuyển động tiến động phụ thuộc vào cường độ của từ trường Bo và tỷ số từ quay (rapport gyromanétoque) của hạt nhân. Tỷ số từ quay lại phụ thuộc vào tỷ lệ giữa môment động mà mômen từ của proton hydro.
Tần sè F của chuyển động tiến động là một hàm số của tốc độ góc:
o F 2 1 Như vậy: Bo F 2 1
F được gọi là tần số Larmor, biểu thị bằng Herrtz
Khi những sóng tần số radio được sử dụng để tác động vào mômen tổng hợp Mo, tức là lúc cung cấp năng lượng cho hệ thống thì ta có thể làm Mo lệch ra khỏi của nó. Đó là hiện tượng hấp thụ cộng hưởng (absorption resonante) (hình 1.48).
Hình 1.48
Năng lượng được đưa vào hệ thống phải đáp ứng hai điều kiện cơ bản sau đây:
- Nã phải được cung cấp bởi một từ trường B1 quay quanh Bo với một tốc độ góc tiến động o của proton hydro. Từ trường B1 do một máy phát ra sóng tần số radio được đặt trong một mặt phẳng thẳng góc với Bo. Taafnsoos sóng mà máy phát ra phải bằng tần số của chuyển động tiến động Larmor. Điều kiện này rất cần thiết để duy trì hiện tượng cộng hưởng.
- Lượng năng lượng được cung cấp cho hệ thống phải thật chính xác vì nó quyết định độ lệch của Mo.
- Ở trạng thái nghỉ (không có kích thước của sóng tần số radio), Mo có thành phần dọc (composante longgitudinale) cực đại và thành phần ngang (composante transversale) bằng không.
- Khi năng lượng được cung cấp bằng E, hai đám proton năng lượng
thấp và có cân bằng nhau và thành phần dọc của Mo biến mất, thành phần ngang của Mo được hình thành và vectơ Mo lệch đi một góc 90 độ so với Bo.
- Khi năng lượng được cung cấp nhỏ hơn E, đám proton năng lượng
thấp giảm đi nhưng vẫn còn trội hơn đám năng lượng cao. Vectơ Mo có vị trã trung gian, lệch một góc nhỏ hơn 90 độ.
- Khi năng lượng được cung cấp cho hệ thống bằng E, đám proton có
năng lượng coa trội hơn và thành phần dọc của Mo ở vị trí có chiều ngược chiều với Bo. Vectơ Mo lệch đi một góc 180 độ (hình 1.490.
Hình 1.49
Hình 1.50
Những chuyển động lệch đi của vetơ Mo trên thực tế rất phức tạp. Là vì, dưới tác động phối hợp của những từ trường Bo và B1 mômen từ tông hợp Mo xa dần Bo và vẽ nên một đường xoắn ốc nội tiếp trong một hình cầu (hình 1.51).
Hình 1.51.
Nếu ngừng kích thích hệ thống bằng sóng tần số radio thì từ trường B1 không còn nữa. Mômen tổng hợp Mo lại quay trở lại trục cũ trong khi hệ thống hoàn trả lại năng lượng đã nhận được.
Cuộc bobine phát nhận (bobine Ðmettrice - réceptrice) được dùng để phát ra sóng tần số radio ra từ trường B1 (cũng được dùng để thu nhận lại năng lượng hoàn trả dưới dạng sóng tần số radio do Mo trở lại trục cũ (hình 1.52).
Hình 1.52.
Sự hoàn trả năng lượng tương ứng với sự thư giãn (relaxation) của Mo thể hiện bằng hai cách:
- Giải phóng năng lượng vào môi trường bên ngoài (tức là các mô) đó là sự thư giãn quay mạng lưới (relaxation spin reeiau).
- Trao đổi năng lượng giữa những proton ở trong cùng một hệ thống ma không truyền năng lượng ra bên ngoài: đó là sự thư giãn quay quay (relaxation spin spin).