五粮液创领中国惊艳世界

Bir NMR spektrometresi; 900MHz - 21.2 Tesla

百度 自古属钱塘县。

Nükleer manyetik rezonans (NMR) atom ?ekirdeklerinin manyetik ?zelliklerine ba?l? bir fiziksel olgudur. Tek say?l? nükleon i?eren tüm ?ekirdekler ve ?ift say?l? olan baz? di?er ?ekirdeklerin bir manyetik momenti vard?r. En yayg?n kullan?lan ?ekirdekler hidrojen-1 ve karbon-13'tür, ancak ?o?u ba?ka elementin de baz? izotoplar? da g?zlemlenebilir. NMR, bir manyetik ?ekirde?i incelemek i?in onun manyetik momentini d??ar?dan uygulanan kuvvetli bir manyetik alan ile ayn? do?rultuya sokar, sonra momentlerin y?nlenmesi bir elektromanyetik dalgan?n etkisiyle bozulur.

Manyetik alan taraf?ndan y?nlendirilmi? olan ?ekirde?in momenti yer alabilece?i iki enerji seviyes? vard?r, biri manyetik alanla ayn? y?nde olan dü?ük enerjili bir seviye, ?bürü manyetik alana ters y?nde olan, yüksek enerjili bir seviye. Bu iki seviye aras?ndaki enerji fark?na kar??l?k gelen frekansta bir foton so?urulursa moment bir an i?in y?n de?i?tirir, dolay?s?yla o frekansta bir rezonans g?zlemlenir.

Bu rezonans, nükleer manyetik rezonans spektroskopisi ve manyetik rezonans g?rüntülemede kullan?l?r. NMR spektroskopisi bir molekül hakk?nda fiziksel, kimyasal ve yap?sal bilgi edinmek i?in kullan?lan ba?l?ca tekniklerden biridir. Biyolojik moleküllerin ??zelti i?inde ü? boyutlu yap?lar? hakk?nda ayr?nt?l? bilgi veren tek y?ntemdir. Ayr?ca, nükleer manyetik rezonans, basit kuantum bilgisayarlar olu?turmak i?in kullan?lan tekniklerden biridir.

Terimde kullan?lan "nükleer" s?zcü?ü atomun ?ekirde?ine de?inmektedir, radyoaktivite ile hi?bir ilgisi yoktur.

Tarih?e

Alman fizik?iler Otto Stern ve Walther Gerlach, 1922 y?l?nda gümü? buhar?yla yapt?klar? deneyde atomlar?n manyetik alanda sapt?r?ld?klar?n? g?sterdiler. Bu deney daha sonradan Stern-Gerlach Deneyi olarak an?lm?? ve kuantum fizi?inin temellerinden kabul edilmi?tir. Deney sonucu gerek elektron ve proton gibi par?ac?klar?n gerekse baz? atomlar?n i?sel manyetik momente sahip olduklar? g?sterilmi? oldu. Yani bir ba?ka deyi?le bu par?ac?klar kü?ük birer m?knat?s gibi davran?yorlard?. Deney üzerindeki - gümü? atomlar? kullan?lmas?ndan kaynaklanan - ufak ?apl? ?üpheler, 1927 y?l?nda T.E. Phipps ve J.B. Taylor'un deney sonu?lar?n? hidrojen atomlar? kullanarak tekrar elde edebilmesiyle da??lm?? oldu  Stern bu deney sayesinde 1943 Nobel Fizik ?dülü'nün sahibi oldu. Gerlach ise Nazi Almanyas?'yla i?birli?i yapt??? gerek?esiyle bu ?dülden mahrum b?rak?ld?.

Manyetik momenti olan bir par?ac?k, manyetik alan i?erisine b?rak?ld??? takdirde alan y?nünde hizalanma e?ilimindedir. Manyetik alana dik, kuvvetli ikinci bir manyetik alan?n k?sa bir süreli?ine a??l?p kapat?ld???n? dü?ünelim. Manyetik moment iki alan?n bile?eni y?nüne d?necek, ikinci alan kapat?ld?ktan sonra ise sabit olan ilk alan y?nüne geri gelmeye ?al??acakt?r. Ancak bu geri gelme do?rudan de?il ama presesyon denilen sabit manyetik alan etraf?nda d?ne d?ne olacakt?r. Presesyon hareketi t?pk? bir topac?n d?nme ekseninden hafif?e sapt?r?l?p b?rak?ld???nda eksen etraf?nda dolanmas? gibidir. Zaten manyetik moment tabiri de d?nme momentine izafeten ortaya at?lm??t?r. Topa? ?rne?inde g?rülen d?nme momenti etraf?ndaki presesyon hareketinin, belli periyoda sahip oldu?u – s?zgelimi dakikada bir tur gibi - g?zlemlenecektir. Bu periyod ya da di?er bir deyi?le d?nme s?kl??? (frekans?) topac?n ?ekli ve yer?ekimi ivmesi – dolay?s?yla topac?n a??rl???na – ba?l? bir sabittir. Manyetik momentin manyetik alan etraf?ndaki presesyonu da t?pk? b?yle belli bir frekansa sahiptir. Bu frekansa Larmor frekans? denmektedir. Larmor frekans? manyetik alan?n ?iddetiyle do?ru orant?l?d?r. Orant? sabiti manyetojirik oran (γ) olarak tan?mlanmaktad?r. Yani Larmor frekans? ile manyetik alan ?iddeti (B_o) aras?ndaki ili?ki ??yledir: ω= γB_o

Manyetojirik oran ve manyetik alan ?iddetine ba?l? olan Larmor frekans? sistemin manyetik rezonans frekans?d?r. Bunun nedenle manyetik momentleri sapt?rmak i?in as?l manyetik alana e?de?er ikinci bir manyetik alan de?il, rezonans frekansa sahip ?ok zay?f bir radyo frekans sinyali dahi manyetik momentleri sapt?rmaya yetmektedir. Rezonans frekansa denk gelen herhangi radyo frekans sinyali (RF) derhal so?rulmaktad?r. ?rne?in proton i?in 2 Tesla civar?nda bir manyetik alan i?in rezonans? 20 MHz'lik bir RF dalgas? sa?lamaktad?r.

NMR'? 1938 y?l?nda kimyasal maddelerin ayr??t?r?lmas?nda kullanarak bilim dünyas?na kazand?ran Amerikal? fizik?i Isidor Isaac Rabi olmu?tur. Rabi bu ?al??malar?ndan ?türü 1944 y?l?nda Fizik Dal?nda Nobel ?dülüne lay?k bulunmu?tur. Daha sonra Nükleer manyetik rezonans 1946'da Felix Bloch ve Edward Mills Purcell taraf?ndan birbirlerinden ba??ms?z olarak ke?fedilmi? ve bu ke?ifleri i?in ikisi 1952 Nobel Fizik ?dülü'nü payla?m??lard?r.

Rezonans frekans?n?n manyetik alan ?iddetiyle do?ru orant?l? olmas? NMR tekni?inin t?bb? g?rüntülemede kullan?lmas?n?n anahtar?d?r. Tekdüze olmayan bir manyetik alana konulan bir numunenin farkl? b?lgeleri farkl? rezonans frekans?na sahip olacakt?r. 1950 y?l?nda Herman Carr tek eksende monoton de?i?en manyetik alan kullanarak bir boyutlu manyetik rezonans g?rüntülemeyi ba?arm??t?r. 1973 y?l?nda Paul Lauterbur, karma??k bir radyo frekans darbe düzeni ve manyetik alan? ana eksenden anl?k olarak hafif?e sapt?ran manyetik gradyan darbeler kullanarak Nükleer Manyetik Rezonans G?rüntülemeyi ba?arm??t?r. O tarihten itibaren t?p alan?nda kullan?lmaya ba?layan bu g?rüntüleme tekni?i, nükleer kelimesinin yanl?? ?a?r???mlar?ndan dolay? olacak yaln?zca “Manyetik Rezonans G?rüntüleme” ya da yayg?n ?ekliyle k?saca MR diye an?lmaya ba?lanm??t?r. ?ngilizcede ise “Magnetic Resonance Imaging” ya da MRI ?eklinde an?lmaktad?r. Lauterbur t?p tarihini de?i?tiren bulu?undan tam otuz y?l sonra 2003'te Sir Peter Mansfield ile birlikte T?p Alan?nda Nobel ?dülüne lay?k g?rülmü?tür. Bu ?dül ayn? d?nemlerde MR üzerinde benzer ?al??malar? bulunan ve kendisinin de bu ?dülü payla?mas? gerekti?i dü?ünülen Ermeni as?ll? Amerikal? fizik?i Raymond Vahan Damadian'?n (Damatyan) sert ele?tirilerinin hedefi olmu?tur.