Magneettikuvauslaitteet, niiden käyttö ja turvallisuus Suomessa 1993

Koko: px
Aloita esitys sivulta:

Download "Magneettikuvauslaitteet, niiden käyttö ja turvallisuus Suomessa 1993"

Transkriptio

1 STUK-A111 HEINÄKUU 1993 Magneettikuvauslaitteet, niiden käyttö ja turvallisuus Suomessa 1993 L. Huurto, K. Jokela, A. Servomaa K.--^ v ^ '. ^_ Bli _ 5TUK SÄTEILYTURVAKESKUS Strölsäkerhetscentralen Finnish Centre for Radiation and Nu^Jear Safety

2 STUK-A111 HEINÄKUU 1993 Magneettikuvauslaitteet, niiden käyttö ja turvallisuus Suomessa 1993 L. Huurto, K. Jokela, A. Servomaa SÄTEILYTURVAKESKUS PL 268, HELSINKI Puh. (90)

3 ISBN ISSN Painatuskeskus Oy Helsinki 1993 Myynti: Painatuskeskus Oy Valtikka kirjakaupat ja postimyynti PL 516, HELSINKI Puh. (90)

4 STUK-A111 SÄTEILYTURVAKESKUS HUURTO l, JOKELA K SERVOMAA A Magneettikuvauslaitteet, niiden käyttöjä turvallisuus Suomessa Helsinki 1993, 64 s + liitteet 4 s. ISBN ISSN Avainsanat Magneettikuvaus, biologiset vaikutukset, turvallisuus, suositukset. TIIVISTELMÄ Magneettikuvaus on diagnostissa lääketieteessä uusi tutkimusmenentelmä, jonka suosio on kasvanut voimakkaasti viime vuosina myös Suomessa. Magneettikuvauksessa käytettävien sähkömagneettisten kenttien aiheuttaman altistuksen vaikutukset ovat luonteeltaan aivan eri tyyppisiä kuin röntgensäteilyn vaikutukset. Tässä raportissa selostetaan magneettikuvaukseen liittyvää fysiikkaa ja tekniikkaa sekä käydään lyhyesti läpi magneettikenttien biologisia vaikutuksia ja magneettikuvauslaitteiden käyttöön liittyvät vaaratekijät. Lisäksi esitetään yhteenveto tärkeimmistä ulkomaisista ja kansainvälisistä suosituksista sekä siitä, miten turvallisuuteen liittyvät seikat on otettu huomioon suomalaisissa magneettikuvausyksiköissä. Lopuksi annetaan ohjeelliset suositukset magneettikuvauksen aiheuttaman altistuksen rajoittamiseksi ja käytön turvallisuuden varmistamiseksi. Raportissa ei esitellä magneettikuvauksen diagnostisia sovellutuksia, eikä oteta kantaa kliinisiin eikä taloudellisiin näkökohtiin. 3

5 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-A111 HUURTO L, JOKELA K, SERVOMAA A. Magnetic resonance imaging equipments, their use and safety in Finland Helsinki 1993, 64 p + 4 app. ISBN ISSN Key words magnetic resonance imaging, biological effects, safety, recommendations SUMMARY Magnetic resonance imaging (MRI) is a new examination technique used in diagnostic medicine. Its use has increased notably during the last few years in Finland, too. The biological effects of electromagnetic fields used in MRI are quite different from the effects of x-rays. This report introduces the physics and the techniques of MRI; the biological effects of magnetic fields and the hazards associated with the use of MRI systems are briefly discussed. The major national and international recommendations are summarized, too. Furthermore, a description is given how safety aspects are considered in Finnish MRI units. Finally, recommendations are given to restrict the exposure caused by MRI and to ensure the safe use of MRI. Diagnostic applications and clinical or economic aspects fall outside the scope of this report. 4

6 STUK-A111 SÄTEILYTURVAKESKUS SISÄLLYSLUETTELO Sivu TIIVISTELMÄ 3 SUMMARY 4 1 JOHDANTO 7 2 FYSIKAALINEN TAUSTA Ydinmagneettinen resonanssi Relaksaatioajat T l ja T ^-relaksaatio T 2 -relaksaatio Relaksaatioaikoihin vaikuttavia tekijöitä 14 3 LAITETEKNIIKKA Yleistä Staattinen magneetti Gradienttikelat RF-kelat 19 4 MAGNEETTIKUVAUKSEN PERIAATE Signaalin paikannus ja kuvanmuodostus Kuvaussekvenssit Kyllästymispalautumissekvenssi Käänteispalautumissekvenssi Spinkaiku Nopeat kuvaussekvenssit 25 5 MAGNEETTIKUVAUKSEN TURVALLISUUS Yleistä Biologiset vaikutukset Staattinen magneettikenttä Gradienttikentät Radiotaajuinen säteily Epäsuorat vaikutukset Implantit ja vierasesineet Magneettinen vetovoima Palovammat Muuta huomioonotettavaa 38

7 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-Alll 6 MAGNEETTIKUVAUSTA KOSKEVAT KANSAINVÄLISET SUOSITUKSET Altistuksen rajoittamisen periaatteet Potilaita koskevat altistusrajat Staattinen magneettikenttä Gradienttikenttien muutosnopeudet Radiotaajuinen säteily Muita suosituksia Työntekijöitä ja väestöä koskevat altistusrajat 7 MAGNEETTIKUVAUSLAnTEIDEN KÄYTTÖ SUOMESSA Laitekanta Turvallisuuteen liittyvät tekniset järjestelyt Potilaan altistus Potilaan valvonta Lasten ja raskaana olevien naisten tutkimukset Muut riskiryhmät Vaaratilanteita Laadunvalvonta 56 8 MAGNEETTIKUVAUSLArrTEIDEN KÄYTTÖÄ KOSKEVIA TURVALLISUUSOHJEITA 57 9 LÄHDELUETTELO 59 LIITE 1 VALVOTUISSA OLOISSA SÄTEILYLLE ALTISTUVIIN HENKILÖIHIN SOVELLETTAVAT KENTÄNVOIMAKKUUDEN NIMELLISARVOT (STMp 1474/91) LIITE 2 VÄESTÖÄ KOSKEVAT KENTÄNVOIMAKKUUDEN ENIMMÄISARVOT (STMp 1474/91) LIITE 3 NRPB:N SUOSITUKSET SÄHKÖ- JA MAGNEETTIKENTTIEN AIHEUTTAMAN ALTISTUKSEN RAJOITTAMISEKSI 6

8 STUK-A111 SÄTEILYTURV.UCESKUS 1 JOHDANTO Magneettikuvaus on lääketieteellinen tutkimusmenetelmä, jolla voidaan muodostaa poikkileikkauskuvia ihmiskehosta. Magneettikuvaus on suhteellisen uusi kuvantamismenetelmä: Ensimmäiset tällä tekniikalla tehdyt kuvaukset tehtiin ja markkinoille laitteet tulivat 1980-luvun alkupuolella. Magneettikuvausta pidetään haitattomana tutkimusmenetelmänä ennen muuta siksi, että se ei vaadi ionisoivan säteilyn käyttöä kuten röntgenkuvaus tai isotooppitutkimus. Samalla se tarjoaa monipuolisia tutkimusmahdollisuuksia. Magneettikuvauslaitteiden määrä on nopeasti lisääntynyt myös Suomessa. Ensimmäinen laite asennettiin HYKS:iin Tätä raporttia kirjoitettaessa käytössä oli jo 12 laitetta ja kolmastoista asenteilla. Suomessa ei ole viranomaisten asettamia rajoituksia magneettikuvauslaitteiden potilaalle aiheuttamalle altistukselle. Laitteiden käyttöön ei tarvita Säteilyturvakeskuksen myöntämää turvallisuuslupaa kuten röntgenlaitteille. 7

9 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-A111 2 FYSIKAALINEN TAUSTA 2.1 Ydinmagneettinen resonanssi Atomiytimillä, joilla on pariton lukumäärä protoneja ja/tai neutroneja, on ydinmagneettinen momentti eli spin. Lääketieteessä käytettävät magneettikuvauslaitteet perustuvat suurimmaksi osaksi vetyatomin ytimen eli protonin resonanssiin, jonkin verran käytetään hyväksi myös fosforin 31 P-ytimiä. Atomiydintä voidaan ajatella akselinsa ympäri pyörivänä pienenä hyrränä. Koska ydin on sähköisesti varautunut, pyörimisliike synnyttää virtasilmukan, joka puolestaan indusoi ympärilleen magneettikentän, ts. ydin itse on ikään kuin pieni magneetti. Ulkoisessa magneettikentässä ydin käyttäytyy kompassineulan tavoin: sen magneettinen momentti pyrkii kääntymään ulkoisen magneettikentän suuntaiseksi. Samalla ytimien pyörimisliikkeen aiheuttama impulssimomentti vastustaa akselin suunnan muutosta ja lopputuloksena ytimen magneettinen momentti alkaa kiertää magneettikentän suuntavektorin ympäri eli presessoida (kuva 1). N V l c ' % S B. d 1 9 V Kuva 1. Sähköisesti varautunut ydin pyörii akselinsa ympäri (a), ja pyörivä varaus synnyttää ympärilleen magneettikentän (b). Ydin on ikään kuin pieni sauvamagneetti (c). Magneettisen momentin ja pyörimisliikkeen aiheuttaman impulssimomentin vaikutuksesta ydin presessoi ulkoisen magneettikentän B 0 ympäri (d). (Sepponen 1984). 8

10 STUK-A111 SÄTEILYTURVAKESKUS Presession kulmanopeuden to ja ulkoisen magneettikentän vuontiheyden BQ välillä on seuraava yhteys a = 2nf = YB 0 (1) missä Y on ytimen magneettisen momentin ja impulssimomentin suhde eli gyromagneettinen suhde ja f on niin sanottu Larmor-taajuus. Protonin Larmor-taajuus 0,1 T kentässä on 4,3 MHz ja 1 T kentässä 42,6 MHz. Fosforin ( 31 P) Larmor-taajuus 1 T kentässä on 17,2 MHz. Kvanttimekaanisesti tarkasteltuna ytimillä on vaihtoehtoisesti kaksi energiatilaa, joista ylempi tila on spin-alas ja alempi energiatila on spin-ylös. Ne ytimet, joilla on spin-ylös, asettuvat ulkoisen kentän suuntaisesti ja spin-alas ytimet asettuvat ulkoista kenttää vastaan. Jos merkitään spin-ylös-ytimien määrää n + ja spin-alasytimien määrä n., termisessä tasapainossa lukumäärien suhde on: n. n. = e AB W (2) missä AE on tilojen välinen energian ero, k on Boltzmannin vakio ja T on lämpötila Kelvin-asteina. Kuva 2. Termisessä tasapainossa ytiminen magneettinen momentti asettuu ulkoisen magneettikentän suuntaan (spin-ylös) tai sitä vastaan (spin-alas). Kentän suuntaisten spin-ylös-momenttien määrä on hieman suurempi, ja yhteisvaikutuksena syntyy nettomagnetisaatio M (Sepponen 1984). 9

11 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-A111 Termisessä tasapainossa alemman energiatilan omaavien spin-ylös-ytimien lukumäärä on hieman suurempi, jolloin useiden samankaltaisten ytimien muodostamassa joukossa syntyy nettomagnetisaatio M (kuva 2). Ulkoisen magneettikentän BQ ympäri presessoiva nettomagnetisaatiovekton M voidaan jakaa B :n suuntaiseen ja sitä vastaan kohtisuoriin komponentteihin. Koska yksittäisten ytimien presessioliikkeen vaihe on tasaisesti jakautunut, B^aa vastaan kohtisuorat komponentit kumoavat toisensa. Siten jäljelle jäävä nettomagnetisaatiovekton M on B :n suuntainen (kuva 3). Jos ydinjoukon ympärille kytketään ulkoiseen magneettikenttään nähden kohtisuora radiotaajuinen (RF) magneettikenttä, jonka taajuus on sama kuin ytimien Larmortaajuus, niin ytimet saavat lisäenergiaa ja siirtyvät alemmasta energiatilasta ylempään tilaan. Samalla RF-kenttä kohdistaa magneettisen vääntömomentin ytimiin. Makroskooppisesti vaikutus ilmenee nettomagnetisaatiovektorin M kallistumisena poispäin B 0 :n suunnasta. Magnetisaation suunnan muutoksen suuruuteen vaikuttaa RF-pulssin voimakkuus ja kesto. Sopivalla RF-pulssilla M kääntyy poikittain B 0 :aan nähden ja B 0 :n suuntainen magnetisaatio katoaa (kuva 4). Tällaista nimitetään 90 pulssiksi. Kun RF-kenttä lakkaa vaikuttamasta, M palautuu kohti alkuperäistä asentoaan kahden eri relaksaatioprosessin vaikutuksesta. Palautuminen synnyttää radiotaajuiseen FID- (free induction decay) signaalin, joka voidaan havaita sen indusoituessa vastaanottavaan RF-kelaan. Bo 'i. M 0) Kuva 3. Yksittäisten magneettisten momenttien kiertoliikkeen vaihe magneettikentän BpH ympäri on tasaiseti jakautunut. B^aa vasten kohtisuorat komponenetit kumoavat toisensa ja jäljelle jäävä nettomagnetisaatiovekton M on B^n suuntainen. 10

12 STUK-A111 SÄTEILYTURVAKESKUS Kuva 4. RF-pulssin vaikutuksesta nettomagnetisaatiovektori M kääntyy poikittain ulkoiseen magneettikenttään B 0 nähden. 12 Relaksaatioajat T, ja T 2 RF-pulssin vaikutuksesta termiseen tasapainotilaan nähden liian moni ydin on virittynyt korkeampaan energiatilaan. RF-pulssin päätyttyä ydinjoukko pyrkii palautumaan takaisin tasapainotilaan. Viritystilan purkautumista stimuloi sisäisen magneettikentän vaihtelu: Ytimet, joilla on magneettinen momentti, luovat ympärilleen magneettikentän, joka vaikuttaa naapuriytimien havaitsemaan magneettikenttään. Tämä ns. dipoli-dipoli-vuorovaikutus on molekyylien lämpöliikkeen takia satunnaisesti vaihtelevaa. Jos ytimen ympärillä sisäisen magneettikentän vaihtelussa esiintyy Larmor-taajuinen komponentti, se voi aiheuttaa ytimen viritystilan purkautumisen. Ytimen ylimääräinen energia voi purkautuessaan siirtyä joko alemmassa energiatilassa olevan spinin virittämiseen tai energia voi siirtyä ytimestä ympäristöön absorboituen hilan lämpöliikkeeksi. Seuraavassa esityksessä koordinaatisto on valittu siten, että BQ on z-akselin suuntainen. Nettomagnetisaatiovektori M on jaettu z-akselin suuntaiseen komponenttiin M z ja xy-tasossa pyörivään komponenttiin M,,. Tasapainotilassa z-akselin suuntaista komponenttia merkitään M^. 11

13 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-A111 z Mz.o j M z / / (a) (b) z z z Mz(l) i Mz(t) i i Mz.o *. (c) (d) (e) Kuva 5. tasapainotilassa nettomagnetisaation z-komponentti on M^ (a). RFpulssin vaikutuksesta z-komponentti aluksi katoaa (b) ja pulssin päätyttyä A/ %0 kasvaa vähitellen (c ja d) kohti alkuperäistä arvoa (e), Tj-relaksaatio Jos magnetisaatio M on 90 asteen RF-pulssilla käännetty xy-tasoon, niin pulssin päättyessä z-akselin suuntainen komponentti eli pitkittäinen magnetisaatio M z on aluksi nolla. Sen pt.' "itumista kuvaa yhtälö ~T (3) M r (t) = M^ (1-e T l») ' Tl on ns. pitkittäinen relaksaatioaika eli spin-hila-relaksaatioaika (kuva S). T,- relaksaatio johtuu niistä vireystilan purkautumista, joissa vapautuva energia siirtyy hilan lämpöliikkeeksi (Dixon ja Ekstrand 1986) T 2 -relaksaatio Magnetisaation M palautuminen z-akselin suuntaiseksi spin-hila-relaksaation vaikutuksesta pienentää xy-tasossa pyörivää komponenttia M,,, mutta spinien pyörimisliikkeen epävaiheistumisen takia M y -komponentti katoaa paljon ennen kuin M z saavuttaa M^-arvon. Jos RF-pulssin vaikutuksesta spinit ovat kallistuneet xytasoon, ne kiertävät z-akselia aluksi samalla nopeudella ja samassa vaiheessa, jolloin niiden magnetisaatiovektorit vahvistavat toisiaan. Tarkastellaan aluksi 12

14 STUK-A111 SÄTEILYTURVAKESKUS tilannetta, jossa ulkoinen magneettikenttä on ideaalisen homogeeninen. Silloin RFpulssin päätyttyä protonien pyöriminen epävaiheistuu seuraavien eri tekijöiden vaikutuksesta: Ytimet, joilla on magneettinen dipolimomentti, luovat ympärilleen magneettikentän, joka vaikuttaa naapuriytimien havaitsemaan magneettikenttään. Molekyylien lämpöliikkeen takia tämä sisäinen magneettikenttä ytimien läheisyydessä vaihtelee ajallisesti ja tämän seurauksena spinien pyörimisnopeuden satunnainen vaihtelu siirtää ne eri vaiheeseen. Eri ytimien kohdalla myös sisäisen magneettikentän staattinen komponentti voi olla hieman eri suuruinen. Ytimet, joiden havaitsema magneettikenttä on eri suuruinen, alkavat pyöriä eri nopeuksilla. Virittyneen ytimen energiaa voi purkautuessaan siirtyä toiselle ytimelle, joka siirtyy vastaavasti ylemmälle energiatasolle, mutta tämän ytimen pyörimisliikkeen vaihe ei ole enää sama kuin alkuperäisen ytimen. Koska eri vaiheessa olevien ytimien magnetisariovektorit ovat eri suuntaisia, ne heikentävät toisiaan ja lopulta kumoavat toisensa (kuva 6). Näin M^-komponentti häviää seuraavan yhtälön mukaisesti (Dixon ja Ekstrand 19S6)* M^t) = NyO)e T ' missä M^O) on xy-tason suuntaisen komponentin suuruus heti RF-pulssin päättyessä. Tämä sisäisten magneettikenttien (sekä staattisen että vaihtelevan) aiheuttama relaksaatio on poikittaisrelaksaatio eli ns. spin-spin-relaksaatio, ja T 2 on poikittainen relaksaatioaika. Ulkoisen magneettikentän»pähomogeenisuus nopeuttaa poikittaista relaksaatiota. Vaikutusmekanismi on sama, mutta voimakkaampi kuin edellä kuvattu sisäisen magneettikentän staattisen komponentin. Tämän takia poikittainen magnetisaatio katoaa tehollisella aika-vakiolla T 2. -L.J-.l (5) missä AB on ulkoisen magneettikentän epähomogeenisuus tarkasteltavassa kohteessa. 13

15 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-A111 Kuva S. Spinien epävaiheistumisen takia xy-tason suuntainen magnetisaatio katoaa. Jos todellinen molekyylien vuorovaikutuksesta johtuva relaksaatioaika T 2 on pitkä verrattuna epähomogeenisuuden aiheuttamaan tekijään 1/yAB, poikittaisen magnetisaation katoamiseen vaikuttaa ennen kaikkea 1/yAB. Sen vuoksi relaksaatioaikaa T 2 ei voida suoraan mitata. Mittausmenetelmään palataan myöhemmin spin-kaikutekniikan yhteydessä luvussa Relaksaatioaikoihin vaikuttavia tekijöitä Relaksaatioajat T t ja T 2 riippuvat Larmor-taajuudesta ja sitä kautta staattisesta magneettikentästä (Dixon ja Ekstrand 1986). Biologisten kudosten T l pitenee (Bottomley ja Andrew 1978) ja T 2 yleensä hieman lyhenee magneettikentän vuontiheyden kasvaessa (Sepponen 1992). Puhtaissa nesteissä tai kaasuissa, joissa molekyylien liike on nopeaa ja satunnaista, T, = T 2. Kiinteissä aineissa ja viskooseissa nesteissä T 2 «T t. Nesteessä T t ja T 2 voivat olla samaa suuruusluokkaa juuri jäätymispisteessä ja nesteen jähmettyessä T 2 lyhenee äkisti. Samalla T t pitenee molekyylien liikkeen vähetessä. Esimerkiksi puhtaan veden 1\ ja T 2 ovat noin kolme sekuntia, mutta kiinteän jään T 2 on noin 10 \xs (Dixon ja Ektrand 1986) ja Tj joitakin minuutteja (Akber 1986). Biologisissa kudoksissa T, on sekuntien luokkaa, kiinteillä aineilla pitempi, jopa viikkoja. Erilaisilla kudoksilla T 2 on ms, kiinteiden aineiden T 2 on paljon lyhyempi, alle millisekunnin (Sepponen ym. 1984, Kiuru 1984). 14

16 STUK-A111 SÄTEILYTURVAKESKUS Kiinteisiin aineisiin, kuten kovaan luuhun tai hidasliikkeisiin makromolekyyleihin sitoutuneiden protonien T 2 -aika on niin lyhyt, että FID-signaalia ei ehditä havaita, ja sitä varten kohteet eivät kuvannu magneettikuvauksessa. Siksi FID-signaali syntyy etupäässä vapaan veden ja rasvojen metyyliryhmään sitoutuneista protoneista. Makromolekyylit voivat kuitenkin vaikuttaa vapaiden vesimolekyylien relaksaatioaikohin. Vapaa vesimolekyyli voi lyhytaikaisesti kiinnittyä makromolekyyliin, jolloin se "relaksoituu" nopeasti ja sitten irtoaa taas vapaaseen vesifaasiin, jolloin veden havaittavissa oleva relaksaatioaika lyhenee (Dixon ja Ektrand 1986). Paramagneettiset ionit, kuten Fe, Mn, Cu, Cr, Co, Ni ja Ti lyhentävät T^n kestoa jopa millisekuntien tasolle. Myös veteen liuennut happimolekyyli 0 2 lyhentää T t :n kestoa (Dixon ja Ekstrand 1986). 15

17 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-A111 LAITETEKNIIKKA 3.1 Yleista Magneettikuvausjäijestelmään kuuluu staattinen magneetti, gradienttikelat, RF-lähetin- ja -vastaanottokelat sekä näiden vaatima tehonsyöttö- ja ohjauselektroniikka, jäähdytysjärjestelmä sekä tietokone kuvausten ohjaukseen ja kuvien rekonstruointiin (kuva 7). 3.2 Staattinen magneetti Magneettikuvauslaitteen "sydän" on voimakas magneetti, joka muodostaa homogeenisen staattisen magneettikentän magneetin keskellä olevaan putkimaiseen aukkoon. Kuvauksen ajaksi potilas siirretään liikuteltavan vuoteen avulla tähän putkeen siten, että kuvattava kohde tulee magneettikentän keskelle (kuvat 8 ja 9). MAGNEETTI KUVAUSLAITE 1 Staattisen magneetin tehonsyöttö Korjauskelojen tehonsyöttö Gradienttikelojen tehonsyöttö RF-lähetin ja vastaanotin Tietokone Jäähdytysjärjestelmä Datavarasto Kuvaprosessori Ohjaus- Konsoli Kuva 7. Kaaviokuva magneeetlikuvausjärjestelmästä. 16

18 STUK-A111 SÄTEILYTURVAKESKUS Kuva 8. Suprajohtava magneettikuvauslaite (Siemens). Staattinen magneetti Gradienttikelat RF-kela Gradienttikelat Staattinen magneetti Kuva 9. Poikkileikkauskaavio magneettikuvauslaitteesta. 17

19 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-A111 Magneetti voi olla joko resistiivinen, suprajohtava tai kestomagneetti. Resistiivisissä ja suprajohtavissa magneeteissa sähköjohdolta on käämitty kelaksi potilasputken ympäri. Kelassa kiertävä sähkövirta synnyttää magneettikentän, jonka suunta on kelan pituusakselin suuntainen. Kestomagneettien synnyttämä kenttä on poikittainen potilasputken pituusakseliin nähden (kuva 10) (Kaut 1992). Resistiiviset magneetit ovat tyypillisesti rakenteeltaan suhteellisen kevyitä ja pienikokoisia ja niiden sähkönkulutus on suuri. Vastuksissa kehittyvän lämmön lauhduttamiseksi käytetään vesijäähdytystä. Resistiivisten magneettikuvauslaitteiden kentät ovat 0,02-0,4 T. Suprajohtavissa magneeteissa magneetin kelat jäähdytetään nestemäisellä heliumilla ja/tai typellä niin, että sähköinen vastus katoaa. Tällöin sähkövirta kiertää keloissa häviöttä, eikä magneettikentän ylläpito kuluta sähkötehoa. Sen sijaan jäähdytyskaasuja haihtuu koko ajan ja niitä on säännöllisesti lisättävä. Tällä tekniikalla saadaan aikaan jopa 4 T magneettikenttä. Kestomagneetit ovat hyvin raskaita ja niillä saavutetaan 035 T magneettikenttä. Edellä esitetyn tyyppiluokituksen lisäksi magneettikuvauslaitteet voidaan jakaa kolmeen ryhmään myös magneettikentän vuontiheyden perusteella. Tosin tällainen jako on keinotekoinen ja hyvin horjuva. Sairaalaliiton julkaisemassa radiologisessa rutkimusnimikkeistössä laitteet on luokiteltu seuraavasti: matalakenttäiset alle 0,3 T, keskikenttäiset 0,3-0,99 T ja korkeakenttäiset 1 T ja sen yli (Sairaalaliitto 1991). Kahdessa amerikkalaisessa julkaisussa 1 T:n laitteet luokitellaan keskikenttäisiksi, mutta raja matalan ja keskikentän välillä on toisessa 0,5 T ja toisessa 0,4 T (Theta Co. 1991, Kaut 1992). Tämän tapaisia luokituksia ei käytetä magneettikuvausta koskevissa turvallisuussuosituksissa (NRPB 1991), kansainvälisen sähköteknisen komission IEC:n standardiehdotuksessa (IEC 1993) eikä Yhdysvaltalaisen Food and Drug Administrationin (FDA) ennakkotarkastusvaatimuksissa (FDA 1988). Hyvän erotuskyvyn saavuttamiseksi magneettikentän on oltava mahdollisimman tasainen. Siksi päämagneetin epähomogeenisuuden korjaamiseksi käytetään korjauskeloja eli ns. simmauskelqja (shim-coil), joilla kompensoidaan päämagneetissa esiintyvät epätasaisuudet ja ajalliset vaihtelut. Suomessa käytössä olevien eri laitetyyppien magneettikentän epähomogeenisuus 50 cm läpimittaisen pallon tilavuudessa vaihtelee laitteiden teknisten spesifikaatioiden mukaan 5-12 ppm (parts per million, miljoonasosa). 18

20 STUK-A111 SÄTEILYTURVAKESKUS Kuva 10. Kestomagneetin (a) sekä suprajohtavan tai resitiivisen (b) magneetin synnyttämät magneettikentät (Kaut 1992). 33 Gradienttikelat Staattisen magneettikentän lisäksi tarvitaan voimakkuudeltaan ja kestoltaan muutettavia magneettikenttiä, joiden voimakkuus kasvaa kentän suuntaisesti. Näistä ns. gradienttikentistä yksi on saman suuntainen kuin staattinen kenttä ja kaksi muuta ovat kohtisuorassa sitä vastaan. Gradienttikentät synnytetään käämimäuä keloja staattisen magneetin sisäpuolelle. Gradienttikenttien voimakkuus on pieni verrattuna staattiseen kenttään: tyypillinen voimakkuus on 10mT/m. Kentät voidaan kytkeä käyttöön ja pois, jolloin saadaan muuttuva magneettikenttä, jonka muutosnopeus on luokkaa 5-10 mt/ms. 3.4 RF-kelat Virityspulssin lähettämiseen ja FID-signaalin vastaanottamiseen tarvitaan radiotaajuisella alueella toimiva kela. Sama kela voi toimia sekä vastaanottimena että lähettimenä tai voidaan käyttää erillisiä lähetin- ja vastaanotinkeloja. Kuvan tarkkuuden parantamiseksi FID-signaali pyritään keräämään mahdollisimman läheltä kuvauskohdetta, joten eri anatomisille kohteille, kuten päälle, raajoille ja nikamille on suunniteltu omat tarkoituksenmukaisesti muotoillut kelat. Kelat ovat rakenteeltaan usein häkkimäisiä, mutta myös litteitä keloja käytetään esimerkiksi nikamien kuvaukseen. Kuvassa 11 on joitakin esimerkkejä RF-keloista. 19

21 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-A111 Kuva 11. Erityyppisiä RF-keloja: a) pääkela, b) vartalokela, c) szlkäkela, d) pomkela (Instrumentarium). 20

22 STUK-A111 SÄTEILYTURVAKESKUS MAGNEETTIKUVAUKSEN PERIAATE 4.1 Signaalin paikannus ja kuvanmuodostus Käsitellään tilannetta, jossa staattinen magneettikenttä BQ on kuvauskohteen (potilaan) pituusakselin eli z-akselin suuntainen, z-akselin suuntaisella gradienttikentällä saadaan peruskenttäa B 0 muutettua tässä suunnassa seuraavan yhtälön mukaisesti: B(z) = B 0 G (z) (6) Gradienttikenttää G z muuttamalla voidaan valita z-akselin suunnassa se poikkileikkaustaso, jossa ulkoinen kenttä B(z) toteuttaa kaavan (1) mukaisen resonanssiehdon. Lähetettävä RF-pulssi virittää vain tämän tason protonit. RF-pulssin taajuuskaistan leveydellä voidaan valita viipaleen paksuus Az (kuva 12) (Sepponen ym. 1984). x- ja y-akselin suuntaisilla gradienteilla paikannetaan kuvaussignaali halutussa leikkeessä, ja kuva rekonstruoidaan käyttäen joko projektiomenetelmää tai kaksiulotteista Fourier-muunnosta. Kuva 12. Kuvaustasoa valittaessa kytketään staattisen magneetikentän B 0 suuntainen gradienttikenttä G t Larmortaajuinen RF-pulssi virittää *z levyisen tason (Sepponen 1984). 21

23 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-Alll 4.2 Kuvaussekvenssit Magneettikuvaus perustuu FID-signaalin mittaamiseen. Voimakkaan signaalin tuottavat kohdat näkyvät magneettikuvissa kirkkaina ja signaalittomat kohdat puolestaan mustina. Signaalin voimakkuuteen vaikuttavat molemmat relaksaatioajat T t ja T 2 sekä kohteen protonitiheys. Erilaisilla kuvaussekvensseillä voidaan valita miten nämä eri tekijät painottuvat kuvanmuodostuksessa. Koska eri kudoksilla on erilaiset relaksaatioajat, kuvaussekvenssin valinta vaikuttaa kudosten kontrastiin magneettikuvassa. Konventionaaliset kuvaussekvenssit muodostuvat erilaisista 90 ja 180 pulssien sarjoista. Seuraavassa esitetään muutaman yksinkertaisimman sekvenssin periaatteet, niiden ajoituskaaviot on havainnollistettu kuvassa 13 (Kiuru 1984, Sepponen ym. 1984) Kyllästymispalautumissekvenssi Yksinkertaisin sekvenssi, kyllästymispalautumissekvenssi (saturation recovery) eli toistettu FID-mittaus (repeated FID) koostuu toistoajan TR (time of repetition) välein toistettavista 90 pulsseista. 90 pulssi maksimoi M^-komponentui, jonka palautuminen synnyttää mitattavan FID-signaalin. Signaalin voimakkuus S on verrannollinen M^-komponentin suuruuteen (kaava (4)) ja protonitiheyteen N(H), toistoaikaan TR ja relaksaatioaikaan T t : - (7) S ~N(H) (1-e Tl ) ' Jos TR on lyhyempi kuin T silloin M ei saavuta alkuperäistä arvoaan M^, ennen uutta 90 pulssia. Tällöin FID-signaalin voimakkuus heikkenee. Jos TR» T t, niin saadaan pelkkään protonitiheyteen verrannollinen signaali (Kiuru 1984, Henkelman 1986) Käänteispalautumissekvenssi Käänteispalautumissekvenssi (inversion recovery) muodostuu peräkkäisistä 180 ja 90 pulsseista. Ensin 180 pulssi kääntää magnetisaatiovektorin M kentän B 0 vastaiseksi pitkin negatiivista z-akselia. Vektorilla M on silloin vain z-akselin suuntainen komponentti, joka alkaa palautua kohti alkuperäistä arvoaan M^, relaksaatioajan Tj mukaisesti. Mitattavan FID-signaalin aikaansaamiseksi on synnytettävä xy-tason komponentti. Palautumisen aikana viiveen TI (time of inversion ) jälkeen 180 pulssista sen hetkinen M z -komponentti käännetään 90 pulssilla xy~ tasoon. Sekvenssi toistetaan jakson TR välein. 22

24 STUK-A111 SÄTEILYTURVAKESKUS Signaalin voimakkuus on verrannollinen protonitiheyteen N(H)jakuvausparametreihin TR ja TI sekä relaksaaticaikaan T t (Kiuru 1984) T» TI T T (8) S - N(H) (1+ e T ' -2e T ) Spinkaiku Spinkaikusekvenssi (spin echo) muodostuu yhdestä 90 pulssista ja sitä seuraavasta yhdestä tai useammasta 180 pulssista. 90 herätepulssi kallistaa M-vektorin xytasoon. M^-komponentti katoaa nopeasti epävaiheistumisen takia synnyttäen FIDsignaalin. Viiveen TI (time of inversion) jälkeen 180P pulssi vaiheistaa uudelleen ne spinit, jotka epävaiheistuivat ulkoisen magneettikentän epähomogeenisuuden takia (vrt. luku 2.2.2). Uudelleenvaiheistuminen synnyttää nousevan signaalin, joka on muodoltaan kuin FID:n peilikuva, koska vaiheistuminen on käänteisprosessi epävaiheistumiselle (Dixon ja Ekstrand 1986). Signaali vaimenee edelleen kuten FID. Tämä ensin nouseva ja sitten laskeva signaali on spin-kaiku, SE. Aikaero 90 pulssista spin-kaikuun on TE (time of echo) ja se on kaksi kertaa TI:n kesto (kuva 13c). SE:n amplitudi on pienempi kuin FID-signaalin, koska ne spinit, jotka epävaiheistuivat spinien välisten vuorovaikutuksen takia eivät vaiheistu uudelleen. Tämä vaimeneminen riippuu relaksaatioajasta T z, ja ajan hetkellä TE kaikupulssin voimakkuus S(TE) on (Henkelman 1986): S(TE) = S 0 e f (9) S 0 on alkuperäinen FID-signaalin voimakkuus, kaava (7). Jos 180 pulsseja on useita, jokaisen jälkeen spin-kaiku on yhä vaimeampi (Akber 1986). Kaikusignaalin voimakkuus on siis verrannollinen relaksaatioaikoihin T t ja T 2 sekä kuvausparametreihin TE ja TR. Signaalin voimakkuutta kuvaa seuraava yhtälö: S ~N(H)e T «(l-2e T ' +e T> ) v ' 23

25 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-A111 Kuva 13. Kuvaussekvenssien ajoituskaaviot, a) kyllästymispalautumissekvessi, b) käänteispalautumissekvenssi, c) spinkaikusekvenssi. 24

26 STUK-A111 SÄTEILYTURVAKESKUS Jos TR» TI, niin TR-TI -> TR ja yhtälö supistuu muotoon: TR TE S ~N(H) (1-e T, )e T ' (11) Yhtälöstä nähdään, että kun sekvenssin toistoaika TR on huomattavasti pitempi kuin kuvattavan kohteen pisin T lt räin kuvantamissignaali riippuu vain protonitiheydestä N(H) ja relaksaatioajasta T 2. Kuvausparametreja TR ja TE muuttamalla voidaan valita, mitkä tekijät korostuvat kuvassa (kuva 14) (Kiuru 1984) Nopeat kuvaussekvenssit Edellä mainitut sekvenssit ovat suhteellisen hitaita ja anatomiset liikkeet huonontavat kuvan laatua varsinkin rintakehän ja vatsan alueella. Siksi on kehitetty yhä nopeampia kuvaussekvenssejä, jotka mahdollistavat kuvauksen esimerkiksi sydämen lepovaiheen aikana. Näissä sekvensseissä, kuten echo planar, RARE (rapid acquisition with relaxation enhancement) ja FLASH (fast low angle short imaging), magnetisaation poikkeutuskulma voi olla huomattavasti alle 90 (Sepponen 1992, Jacobson 1987). M protonitoieys, N(H) painotus T, T,-painotus SaN(H) -e" ' -(l-e" ') T.-jtT, Kaikuaika TE (ms) Kuva 14. Kuvausparametrien TR ja TE valinnan vaikutus relaksaatiooikojen Tl ja T2 japrotonitiheyden N(H) korostumiseen spinkaikusekvenssillä tuotetussa kuvassa. 25

27 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-Alil 5 MAGNEETTIKUVAUKSEN TURVALLISUUS 5.1 Yleistä Magneettikuvauksessa ihminen altistuu kolmelle, biologisilta vaikutuksiltaan erilaiselle, fysikaaliselle ilmiölle: staattiselle magneettikentälle, hitaasti muuttuville magneettikentille sekä radiotaajuiselle säteilylle. Vaikka magneettikenttien biologisia vaikutuksia on tutkittu varsin paljon, käsitykset kenttien haitallisuudesta vaihtelevat. Tähänastisten tutkimustulosten perusteella ei ole voitu osoittaa magneettikentillä olevan vaikutuksia syövän syntyyn kuten ionisoivalla säteilyllä. Kanan alkioilla tehtyjen kokeiden perusteella heikkojen magneettikenttien pitkäaikaisen vaikutuksen on arveltu aiheuttavan kehityshäiriöitä (Delgado ym. 1982, Juutilainen ym. 1986, Juutilainen ym. 1987), mutta toisten tutkimusten rr.ukaan tilastollisesti merkittäviä muutoksia ei esiinny (Maffeo ym. 1984, Sandström ym. 1987). Mahdollisen haitan vaikutusmekanismia ei tunneta ja on epäselvää miten tutkimustuloksia voidaan soveltaa ihmisiin. Nämä tutkimukset liittyvät lähinnä epäilykseen, että voimajohtolinjojen ja näyttöpäätteiden aiheuttamalla altistuksella olisi haitallisia vaikutuksia. Tässä käsitellään vain sen tyyppisiä vaikutuksia, joita voi esiintyä magneettikuvauslaitteissa käytettävien kenttien kaltaisten magneettikenttien aiheuttamalla altistuksella, joille on teoreettinen pohja ja jotka on kokeellisesti varmennettu. Sekä staattisilla että muuttuvilla magneettikentillä on selkeitä biofysikaalisistä vuorovaikutuksista johtuvia vaikutuksia ihmisen fysiologiaan. Nämä vaikutukset ovat riippuvaisia altistuksen suuruudesta ja kestosta. Lisäksi vaikutus ilmenee tavallisesti välittömästi jo altistuksen aikana, mutta on luonteeltaan ohimenevää ja palautuvaa. Jotta nämä fysiologiset vaikutukset eivät aiheuttaisi haittaa, magneettikuvauksen aiheuttamaa altistusta suositellaan rajoitettavaksi (NRPB 1991, IEC 1993, FDA 1988, IRPA 1991). Biologisten ja fysiologisten vaikutusten ohella magneettikuvauksessa käytettävillä kentillä on epäsuoria vaikutuksia tutkimuksen turvallisuuteen. Niitä ovat lähinnä erilaisten esineitten sähköisiin tai ferromagneettisiin ominaisuuksiin liittyvät vaarat. 26

SÄHKÖMAGNEETTISTEN KENTTIEN BIOLOGISET VAIKUTUKSET JA TERVEYSRISKIT

SÄHKÖMAGNEETTISTEN KENTTIEN BIOLOGISET VAIKUTUKSET JA TERVEYSRISKIT Sähkö- ja magneettikentät työpaikoilla 11.10. 2006, Teknologiakeskus Pripoli SÄHKÖMAGNEETTISTEN KENTTIEN BIOLOGISET VAIKUTUKSET JA TERVEYSRISKIT Kari Jokela Ionisoimattoman säteilyn valvonta Säteilyturvakeskus

Lisätiedot

1.1 Magneettinen vuorovaikutus

1.1 Magneettinen vuorovaikutus 1.1 Magneettinen vuorovaikutus Magneettien välillä on niiden asennosta riippuen veto-, hylkimis- ja vääntövaikutuksia. Magneettinen vuorovaikutus on etävuorovaikutus Magneeti pohjoiseen kääntyvää päätä

Lisätiedot

Ch4 NMR Spectrometer

Ch4 NMR Spectrometer Ch4 NMR Spectrometer Tässä luvussa esitellään yleistajuisesti NMR spektrometrin tärkeimmät osat NMR-signaalin mittaaminen edellyttää spektrometriltä suurta herkkyyttä (kykyä mitata hyvin heikko SM-signaali

Lisätiedot

SÄHKÖMAGNEETTISTEN KENTTIEN BIOLOGISET VAIKUTUKSET, TERVEYSRISKIT JA LÄHTEET

SÄHKÖMAGNEETTISTEN KENTTIEN BIOLOGISET VAIKUTUKSET, TERVEYSRISKIT JA LÄHTEET Atomiteknillinen seura 28.11.2007, Tieteiden talo SÄHKÖMAGNEETTISTEN KENTTIEN BIOLOGISET VAIKUTUKSET, TERVEYSRISKIT JA LÄHTEET Kari Jokela Ionisoimattoman säteilyn valvonta Säteilyturvakeskus Ionisoimaton

Lisätiedot

PIENTAAJUISET SÄHKÖ- JA MAGNEETTIKENTÄT HARJOITUSTEHTÄVÄ 1. Pallomaisen solun relaksaatiotaajuus 1 + 1

PIENTAAJUISET SÄHKÖ- JA MAGNEETTIKENTÄT HARJOITUSTEHTÄVÄ 1. Pallomaisen solun relaksaatiotaajuus 1 + 1 Aalto-yliopisto HARJOITUSTEHTÄVIEN Sähkötekniikan korkeakoulu RATKAISUT Sähkömagneettisten kenttien ja optisen säteilyn biologiset 8.1.016 vaikutukset ja mittaukset ELEC-E770 Lauri Puranen Säteilyturvakeskus

Lisätiedot

Ch2 Magnetism. Ydinmagnetismin perusominaisuuksia.

Ch2 Magnetism. Ydinmagnetismin perusominaisuuksia. Ch2 Magnetism Ydinmagnetismin perusominaisuuksia. Sähkömagneettinen kenttä NMR-spectroskopia perustuu ulkoisten SM-kenttien ja ytimen magneettisen momentin väliseen vuorovaikutukseen. Sähkökenttä E ja

Lisätiedot

Magnetismi Mitä tiedämme magnetismista?

Magnetismi Mitä tiedämme magnetismista? Magnetismi Mitä tiedämme magnetismista? 1. Magneettista monopolia ei ole. 2. Sähkövirta aiheuttaa magneettikentän. 3. Magneettikenttä kohdistaa voiman johtimeen, jossa kulkee sähkövirta. Magnetismi Miten

Lisätiedot

Potentiaali ja sähkökenttä: pistevaraus. kun asetetaan V( ) = 0

Potentiaali ja sähkökenttä: pistevaraus. kun asetetaan V( ) = 0 Potentiaali ja sähkökenttä: pistevaraus kun asetetaan V( ) = 0 Potentiaali ja sähkökenttä: tasaisesti varautut levyt Tiedämme edeltä: sähkökenttä E on vakio A B Huomaa yksiköt: Potentiaalin muutos pituusyksikköä

Lisätiedot

Sähköstatiikka ja magnetismi

Sähköstatiikka ja magnetismi Sähköstatiikka ja magnetismi Johdatus magnetismiin Antti Haarto 19.11.2012 Magneettikenttä Sähkövaraus aiheuttaa ympärilleen sähkökentän Liikkuva sähkövaraus saa aikaan ympärilleen myös magneettikentän

Lisätiedot

Coulombin laki. Sähkökentän E voimakkuus E = F q

Coulombin laki. Sähkökentän E voimakkuus E = F q Coulombin laki Kahden pistemäisen varatun hiukkasen välinen sähköinen voima F on suoraan verrannollinen varausten Q 1 ja Q 2 tuloon ja kääntäen verrannollinen etäisyyden r neliöön F = k Q 1Q 2 r 2, k =

Lisätiedot

FYSA220/1 (FYS222/1) HALLIN ILMIÖ

FYSA220/1 (FYS222/1) HALLIN ILMIÖ FYSA220/1 (FYS222/1) HALLIN ILMIÖ Työssä perehdytään johteissa ja tässä tapauksessa erityisesti puolijohteissa esiintyvään Hallin ilmiöön, sekä määritetään sitä karakterisoivat Hallin vakio, varaustiheys

Lisätiedot

RATKAISUT: 19. Magneettikenttä

RATKAISUT: 19. Magneettikenttä Physica 9 1. painos 1(6) : 19.1 a) Magneettivuo määritellään kaavalla Φ =, jossa on magneettikenttää vastaan kohtisuorassa olevan pinnan pinta-ala ja on magneettikentän magneettivuon tiheys, joka läpäisee

Lisätiedot

Kapasitiivinen ja induktiivinen kytkeytyminen

Kapasitiivinen ja induktiivinen kytkeytyminen Kapasitiivinen ja induktiivinen kytkeytyminen EMC - Kaapelointi ja kytkeytyminen Kaapelointi merkittävä EMC-ominaisuuksien kannalta yleensä pituudeltaan suurin elektroniikan osa > toimii helposti antennina

Lisätiedot

Magneettikenttä. Liikkuva sähkövaraus saa aikaan ympärilleen sähkökentän lisäksi myös magneettikentän

Magneettikenttä. Liikkuva sähkövaraus saa aikaan ympärilleen sähkökentän lisäksi myös magneettikentän 3. MAGNEETTIKENTTÄ Magneettikenttä Liikkuva sähkövaraus saa aikaan ympärilleen sähkökentän lisäksi myös magneettikentän Havaittuja magneettisia perusilmiöitä: Riippumatta magneetin muodosta, sillä on aina

Lisätiedot

Fysiikka 7. Sähkömagnetismi

Fysiikka 7. Sähkömagnetismi Fysiikka 7 Sähkömagnetismi Magneetti Aineen magneettiset ominaisuudet ovat seurausta atomiydintä kiertävistä elektroneista (ytimen kiertäminen ja spin). Magneettinen vuorovaikutus Etävuorovaikutus Magneetilla

Lisätiedot

SM-direktiivin perusteet ja altistumisrajat

SM-direktiivin perusteet ja altistumisrajat SM-direktiivin perusteet ja altistumisrajat Sähkö- ja magneettikentät työpaikoilla Tommi Alanko Työterveyslaitos Työympäristön kehittäminen Uudet teknologiat ja riskit 11.10.2006 SM-direktiivi Euroopan

Lisätiedot

Ch12 Kokeita spin-1/2 systeemillä. Yksinkertaisia mittauksia usean vuorovaikuttamattoman spin-1/2 ytimen systeemillä

Ch12 Kokeita spin-1/2 systeemillä. Yksinkertaisia mittauksia usean vuorovaikuttamattoman spin-1/2 ytimen systeemillä Ch Kokeita spin-/ systeemillä Yksinkertaisia mittauksia usean vuorovaikuttamattoman spin-/ ytimen systeemillä Palautuminen inversiosta: T -mitttaus Seuraavassa tarkastellaan mittausta jolla määrätään pitkittäinen

Lisätiedot

Magneettikentät. Haarto & Karhunen. www.turkuamk.fi

Magneettikentät. Haarto & Karhunen. www.turkuamk.fi Magneettikentät Haarto & Karhunen Magneettikenttä Sähkövaraus aiheuttaa ympärilleen sähkökentän Liikkuva sähkövaraus saa aikaan ympärilleen myös magneettikentän Magneettikenttä aiheuttaa voiman liikkuvaan

Lisätiedot

Sähkö fysiologiset vaikutukset Osa 2 Sähkö- ja magneettikentät

Sähkö fysiologiset vaikutukset Osa 2 Sähkö- ja magneettikentät Sähkö fysiologiset vaikutukset Osa 2 Sähkö- ja magneettikentät 1 Tarina Kotona on useita sähkömagneettisten kenttien lähteitä: Perhe Virtanen on iltapuuhissa. Rouva Virtanen laittaa keittiössä ruokaa ja

Lisätiedot

Kuva 8.1 Suoran virrallisen johtimen magneettikenttä (A on tarkastelupiste). /1/

Kuva 8.1 Suoran virrallisen johtimen magneettikenttä (A on tarkastelupiste). /1/ 8 SÄHKÖMAGNETISMI 8.1 Yleistä Magneettisuus on eräs luonnon ilmiö, joka on tunnettu jo kauan, ja varmasti jokaisella on omia kokemuksia magneeteista ja magneettisuudesta. Uudempi havainto (1820, Christian

Lisätiedot

Tuomo Saloheimo SYVENTÄVÄÄ MAGNEETTIKUVAUKSEN FYSIIKKAA JA LAITEOPPIA

Tuomo Saloheimo SYVENTÄVÄÄ MAGNEETTIKUVAUKSEN FYSIIKKAA JA LAITEOPPIA Tuomo Saloheimo SYVENTÄVÄÄ MAGNEETTIKUVAUKSEN FYSIIKKAA JA LAITEOPPIA 14.8.2015 8. Nopeat kuvausmenetelmät Perinteisessä SE-kuvauksessa kuvauksessa yhdellä sekvenssillä pystytään ottamaan informaationa

Lisätiedot

Sähköstatiikka ja magnetismi Sähkömagneetinen induktio

Sähköstatiikka ja magnetismi Sähkömagneetinen induktio Sähköstatiikka ja magnetismi Sähkömagneetinen induktio Antti Haarto.05.013 Magneettivuo Magneettivuo Φ on magneettivuon tiheyden B ja sen läpäisemän pinta-alavektorin A pistetulo Φ B A BAcosθ missä θ on

Lisätiedot

= ωε ε ε o =8,853 pf/m

= ωε ε ε o =8,853 pf/m KUDOKSEN POLARISOITUMINEN SÄHKÖKENTÄSSÄ E ε,, jε r, jε, r i =,, ε r, i r, i E Efektiivinen johtavuus σ eff ( ω = = ωε ε ε o =8,853 pf/m,, r 2πf ) o Tyypillisiä arvoja radiotaajuukislla Kompleksinen permittiivisyys

Lisätiedot

IONISOIMATTOMAN SÄTEILYN VALVONTA NIR

IONISOIMATTOMAN SÄTEILYN VALVONTA NIR IONISOIMATTOMAN SÄTEILYN VALVONTA NIR Ylitarkastaja Lauri Puranen 1 IONISOIMATON SÄTEILY Röntgensäteily Gammasäteily Alfasäteily Beetasäteily Neutronisäteily 2 MITEN IONISOIMATON SÄTEILY TUNKEUTUU JA VAIKUTTAA

Lisätiedot

766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka

766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka 1 76633A Ydin- ja hiukkasfysiikka Luentomonistetta täydentävää materiaalia: 3 5-3 Kuorimalli Juhani Lounila Oulun yliopisto, Fysiikan laitos, 011 Kuva 7-13 esittää, miten parillis-parillisten ydinten ensimmäisen

Lisätiedot

Elektroniikka. Tampereen musiikkiakatemia Elektroniikka Klas Granqvist

Elektroniikka. Tampereen musiikkiakatemia Elektroniikka Klas Granqvist Elektroniikka Tampereen musiikkiakatemia Elektroniikka Klas Granqvist Kurssin sisältö Sähköopin perusteet Elektroniikan perusteet Sähköturvallisuus ja lainsäädäntö Elektroniikka musiikkiteknologiassa Suoritustapa

Lisätiedot

BIOSÄHKÖISET MITTAUKSET

BIOSÄHKÖISET MITTAUKSET TEKSTIN NIMI sivu 1 / 1 BIOSÄHKÖISET MITTAUKSET ELEKTROENKEFALOGRAFIA EEG Elektroenkegfalografialla tarkoitetaan aivojen sähköisen toiminnan rekisteröintiä. Mittaus tapahtuu tavallisesti ihon pinnalta,

Lisätiedot

Ongelmia mittauksissa Ulkoiset häiriöt

Ongelmia mittauksissa Ulkoiset häiriöt Ongelmia mittauksissa Ulkoiset häiriöt Häiriöt peittävät mitattavia signaaleja Häriölähteitä: Sähköverkko 240 V, 50 Hz Moottorit Kytkimet Releet, muuntajat Virtalähteet Loisteputkivalaisimet Kännykät Radiolähettimet,

Lisätiedot

KOHINA LÄMPÖKOHINA VIRTAKOHINA. N = Noise ( Kohina )

KOHINA LÄMPÖKOHINA VIRTAKOHINA. N = Noise ( Kohina ) KOHINA H. Honkanen N = Noise ( Kohina ) LÄMÖKOHINA Johtimessa tai vastuksessa olevien vapaiden elektronien määrä ei ole vakio, vaan se vaihtelee satunnaisesti. Nämä vaihtelut aikaansaavat jännitteen johtimeen

Lisätiedot

Lääkelaitoksen julkaisusarja 1/2000. Terveydenhuollon laadunhallinta Magneettitutkimukset ja niiden turvallisuus. Laura Huurto Tim Toivo

Lääkelaitoksen julkaisusarja 1/2000. Terveydenhuollon laadunhallinta Magneettitutkimukset ja niiden turvallisuus. Laura Huurto Tim Toivo Lääkelaitoksen julkaisusarja 1/2000 Terveydenhuollon laadunhallinta Magneettitutkimukset ja niiden turvallisuus Laura Huurto Tim Toivo 1 Magneettitutkimukset ja niiden turvallisuus Laura Huurto Tim Toivo

Lisätiedot

KULJETUSSUUREET Kuljetussuureilla tai -ominaisuuksilla tarkoitetaan kaasumaisen, nestemäisen tai kiinteän väliaineen kykyä siirtää ainetta, energiaa, tai jotain muuta fysikaalista ominaisuutta paikasta

Lisätiedot

N:o 294 2641. Liite 1. Staattisen magneettikentän (0 Hz) vuontiheyden suositusarvo.

N:o 294 2641. Liite 1. Staattisen magneettikentän (0 Hz) vuontiheyden suositusarvo. N:o 94 641 Liite 1. Staattise mageettiketä (0 Hz) vuotiheyde suositusarvo. Altistumie Koko keho (jatkuva) Mageettivuo tiheys 40 mt Tauluko selityksiä Suositusarvoa pieemmätki mageettivuo tiheydet saattavat

Lisätiedot

4. SÄHKÖMAGNEETTINEN INDUKTIO

4. SÄHKÖMAGNEETTINEN INDUKTIO 4. SÄHKÖMAGNEETTINEN INDUKTIO Magneettivuo Magneettivuo Φ määritellään vastaavalla tavalla kuin sähkövuo Ψ Magneettivuo Φ on magneettivuon tiheyden B ja sen läpäisemän pinta-alan A pistetulo Φ= B A= BAcosθ

Lisätiedot

Valtioneuvoston asetus

Valtioneuvoston asetus Valtioneuvoston asetus työntekijöiden suojelemiseksi sähkömagneettisista kentistä aiheutuvilta vaaroilta Valtioneuvoston päätöksen mukaisesti säädetään työturvallisuuslain (738/2002) nojalla: 1 Soveltamisala

Lisätiedot

Sähkömagneettinen induktio

Sähkömagneettinen induktio Sähkömagneettinen induktio Vuonna 1831 Michael Faraday huomasi jotakin, joka muuttaisi maailmaa: sähkömagneettisen induktion. ( Magneto-electricity ) M. Faraday (1791-1867) M.Faraday: Experimental researches

Lisätiedot

Lämpöoppi. Termodynaaminen systeemi. Tilanmuuttujat (suureet) Eristetty systeemi. Suljettu systeemi. Avoin systeemi.

Lämpöoppi. Termodynaaminen systeemi. Tilanmuuttujat (suureet) Eristetty systeemi. Suljettu systeemi. Avoin systeemi. Lämpöoppi Termodynaaminen systeemi Tilanmuuttujat (suureet) Lämpötila T (K) Absoluuttinen asteikko eli Kelvinasteikko! Paine p (Pa, bar) Tilavuus V (l, m 3, ) Ainemäärä n (mol) Eristetty systeemi Ei ole

Lisätiedot

VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA. Jouko Esko n85748 Juho Jaakkola n86633. Dynaaminen Kenttäteoria GENERAATTORI.

VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA. Jouko Esko n85748 Juho Jaakkola n86633. Dynaaminen Kenttäteoria GENERAATTORI. VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA Jouko Esko n85748 Juho Jaakkola n86633 Dynaaminen Kenttäteoria GENERAATTORI Sivumäärä: 10 Jätetty tarkastettavaksi: 06.03.2008 Työn tarkastaja Maarit

Lisätiedot

PYP I / TEEMA 4 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS

PYP I / TEEMA 4 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS 1 PYP I / TEEMA 4 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS Aki Sorsa 2 SISÄLTÖ YLEISTÄ Mitattavuus ja mittaus käsitteinä Mittauksen vaiheet Mittaustarkkuudesta SUUREIDEN MITTAUSMENETELMIÄ Mittalaitteen osat Lämpötilan

Lisätiedot

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014 Mittalaitetekniikka NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014 1 1. VAIHTOSÄHKÖ, PERUSKÄSITTEITÄ AC = Alternating current Jatkossa puhutaan vaihtojännitteestä. Yhtä hyvin voitaisiin tarkastella

Lisätiedot

Leikepaksuus magneettikuvauksen laadunvalvonnassa. Kandidaatintyö

Leikepaksuus magneettikuvauksen laadunvalvonnassa. Kandidaatintyö Leikepaksuus magneettikuvauksen laadunvalvonnassa Kandidaatintyö Lauri Lehmonen 06.04.2015 Sisältö 1 Johdanto 1 2 Teoria 1 2.1 Magneettikuvauksen perusteet...................... 1 2.1.1 Larmor-taajuus

Lisätiedot

Jännite, virran voimakkuus ja teho

Jännite, virran voimakkuus ja teho Jukka Kinkamo, OH2JIN oh2jin@oh3ac.fi +358 44 965 2689 Jännite, virran voimakkuus ja teho Jännite eli potentiaaliero mitataan impedanssin yli esiintyvän jännitehäviön avulla. Koska käytännön radioamatöörin

Lisätiedot

Wien R-J /home/heikki/cele2008_2010/musta_kappale_approksimaatio Wed Mar 13 15:33:

Wien R-J /home/heikki/cele2008_2010/musta_kappale_approksimaatio Wed Mar 13 15:33: 1.2 T=12000 K 10 2 T=12000 K 1.0 Wien R-J 10 0 Wien R-J B λ (10 15 W/m 3 /sterad) 0.8 0.6 0.4 B λ (10 15 W/m 3 /sterad) 10-2 10-4 10-6 10-8 0.2 10-10 0.0 0 200 400 600 800 1000 nm 10-12 10 0 10 1 10 2

Lisätiedot

Magneettikenttä ja sähkökenttä

Magneettikenttä ja sähkökenttä Magneettikenttä ja sähkökenttä Gaussin laki sähkökentälle suljettu pinta Ampèren laki suljettu käyrä Coulombin laki Biot-Savartin laki Biot-Savartin laki: Onko virtajohdin entisensä? on aina kuvan tasoon

Lisätiedot

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto. 2 Teoreettista taustaa

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto. 2 Teoreettista taustaa FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT Työn tavoitteita o Havainnollistaa vaihtovirtapiirien toimintaa o Syventää ymmärtämystä aiheeseen liittyvästä fysiikasta 1 Johdanto Tasavirta oli 1900 luvun alussa kilpaileva

Lisätiedot

2.1 Ääni aaltoliikkeenä

2.1 Ääni aaltoliikkeenä 2. Ääni Äänen tutkimusta kutsutaan akustiikaksi. Akustiikassa tutkitaan äänen tuottamista, äänen ominaisuuksia, soittimia, musiikkia, puhetta, äänen etenemistä ja kuulemisen fysiologiaa. Ääni kuljettaa

Lisätiedot

SATE1120 Staattinen kenttäteoria kevät / 5 Laskuharjoitus 14: Indusoitunut sähkömotorinen voima ja kertausta magneettikentistä

SATE1120 Staattinen kenttäteoria kevät / 5 Laskuharjoitus 14: Indusoitunut sähkömotorinen voima ja kertausta magneettikentistä ATE112 taattinen kenttäteoria kevät 217 1 / 5 Tehtävä 1. Alla esitetyn kuvan mukaisesti y-akselin suuntainen sauvajohdin yhdistää -akselin suuntaiset johteet (y = ja y =,5 m). a) Määritä indusoitunut jännite,

Lisätiedot

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi Physica 9. painos (0) RATKAST. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi RATKAST:. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi. a) Vaihtovirran tehollinen arvo on yhtä suuri kuin sellaisen tasavirran arvo, joka tuottaa vastuksessa

Lisätiedot

Lääketieteellinen kuvantaminen. Biofysiikan kurssi Liikuntabiologian laitos Jussi Peltonen

Lääketieteellinen kuvantaminen. Biofysiikan kurssi Liikuntabiologian laitos Jussi Peltonen Lääketieteellinen kuvantaminen Biofysiikan kurssi Liikuntabiologian laitos Jussi Peltonen 1 Muista ainakin nämä Kuinka energia viedään kuvauskohteeseen? Aiheuttaako menetelmä kudostuhoa? Kuvataanko anatomiaa

Lisätiedot

Sähköstatiikka ja magnetismi Coulombin laki ja sähkökenttä

Sähköstatiikka ja magnetismi Coulombin laki ja sähkökenttä Sähköstatiikka ja magnetismi Coulombin laki ja sähkökenttä Antti Haarto.5.13 Sähkövaraus Aine koostuu Varauksettomista neutroneista Positiivisista protoneista Negatiivisista elektroneista Elektronien siirtyessä

Lisätiedot

1. Tasavirta. Virtapiirin komponenttien piirrosmerkit. Virtapiiriä havainnollistetaan kytkentäkaaviolla

1. Tasavirta. Virtapiirin komponenttien piirrosmerkit. Virtapiiriä havainnollistetaan kytkentäkaaviolla Fy3: Sähkö 1. Tasavirta Virtapiirin komponenttien piirrosmerkit Virtapiiriä havainnollistetaan kytkentäkaaviolla Sähkövirta I Sähkövirran suunta on valittu jännitelähteen plusnavasta miinusnapaan (elektronit

Lisätiedot

REVEAL LINQ LNQ11. Ihonalainen rytmivalvuri Magneettikuvaustoimenpiteitä koskevat tiedot. Magneettikuvauksen tekninen opas

REVEAL LINQ LNQ11. Ihonalainen rytmivalvuri Magneettikuvaustoimenpiteitä koskevat tiedot. Magneettikuvauksen tekninen opas REVEAL LINQ LNQ11 Ihonalainen rytmivalvuri Magneettikuvaustoimenpiteitä koskevat tiedot Magneettikuvauksen tekninen opas 0123 2013 Seuraava luettelo sisältää Medtronicin tavaramerkit ja rekisteröidyt tavaramerkit

Lisätiedot

PYP I / TEEMA 8 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS

PYP I / TEEMA 8 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS 1 PYP I / TEEMA 8 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS Aki Sorsa 2 SISÄLTÖ YLEISTÄ Mitattavuus ja mittaus käsitteinä Mittauksen vaiheet Mittausprojekti Mittaustarkkuudesta SUUREIDEN MITTAUSMENETELMIÄ Mittalaitteen

Lisätiedot

TÄSSÄ ON ESIMERKKEJÄ SÄHKÖ- JA MAGNETISMIOPIN KEVÄÄN 2017 MATERIAALISTA

TÄSSÄ ON ESIMERKKEJÄ SÄHKÖ- JA MAGNETISMIOPIN KEVÄÄN 2017 MATERIAALISTA TÄSSÄ ON ESMERKKEJÄ SÄHKÖ- JA MAGNETSMOPN KEVÄÄN 2017 MATERAALSTA a) Määritetään magneettikentän voimakkuus ja suunta q P = +e = 1,6022 10 19 C, v P = (1500 m s ) i, F P = (2,25 10 16 N)j q E = e = 1,6022

Lisätiedot

1 Kohina. 2 Kohinalähteet. 2.1 Raekohina. 2.2 Terminen kohina

1 Kohina. 2 Kohinalähteet. 2.1 Raekohina. 2.2 Terminen kohina 1 Kohina Kohina on yleinen ongelma integroiduissa piireissä. Kohinaa aiheuttavat pienet virta- ja jänniteheilahtelut, jotka ovat komponenteista johtuvia. Myös ulkopuoliset lähteet voivat aiheuttaa kohinaa.

Lisätiedot

Infarktialueen määrittäminen T 1ρ -, T RAFF - ja T 2 -relaksaatiomenetelmillä sekä gadolinium-myöhäistehostuman avulla

Infarktialueen määrittäminen T 1ρ -, T RAFF - ja T 2 -relaksaatiomenetelmillä sekä gadolinium-myöhäistehostuman avulla Infarktialueen määrittäminen T 1ρ -, T RAFF - ja T 2 -relaksaatiomenetelmillä sekä gadolinium-myöhäistehostuman avulla Elias Ylä-Herttuala Pro gradu-tutkielma Sovelletun fysiikan koulutusohjelma Itä-Suomen

Lisätiedot

a) Piirrä hahmotelma varjostimelle muodostuvan diffraktiokuvion maksimeista 1, 2 ja 3.

a) Piirrä hahmotelma varjostimelle muodostuvan diffraktiokuvion maksimeista 1, 2 ja 3. Ohjeita: Tee jokainen tehtävä siististi omalle sivulleen/sivuilleen. Merkitse jos tehtävä jatkuu seuraavalle konseptille. Kirjoita ratkaisuihin näkyviin tarvittavat välivaiheet ja perustele lyhyesti käyttämästi

Lisätiedot

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Mekaniikan jatkokurssi Fys102 Mekaniikan jatkokurssi Fys10 Kevät 010 Jukka Maalampi LUENTO 1 Jäykän kappaleen pyöriminen Knight, Ch 1 Jäykkä kappale = kappale, jonka koko ja muoto eivät muutu liikkeen aikana. Jäykkä kappale on malli.

Lisätiedot

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET Kurssin esittely Sähkömagneettiset ilmiöt varaus sähkökenttä magneettikenttä sähkömagneettinen induktio virta potentiaali ja jännite sähkömagneettinen energia teho Määritellään

Lisätiedot

Dynatel 2210E kaapelinhakulaite

Dynatel 2210E kaapelinhakulaite Dynatel 2210E kaapelinhakulaite Syyskuu 2001 KÄYTTÖOHJE Yleistä 3M Dynatel 2210E kaapelinhakulaite koostuu lähettimestä, vastaanottimesta ja tarvittavista johdoista. Laitteella voidaan paikantaa kaapeleita

Lisätiedot

33 SOLENOIDIN JA TOROIDIN MAGNEETTIKENTTÄ

33 SOLENOIDIN JA TOROIDIN MAGNEETTIKENTTÄ TYÖOHJE 14.7.2010 JMK, TSU 33 SOLENOIDIN JA TOROIDIN MAGNEETTIKENTTÄ Laitteisto: Kuva 1. Kytkentä solenoidin ja toroidin magneettikenttien mittausta varten. Käytä samaa digitaalista jännitemittaria molempien

Lisätiedot

kipinäpurkauksena, josta salama on esimerkki.

kipinäpurkauksena, josta salama on esimerkki. Sähkö 25 Esineet saavat sähkövarauksen hankauksessa kipinäpurkauksena, josta salama on esimerkki. Hankauksessa esineet voivat varautua sähköisesti. Varaukset syntyvät, koska hankauksessa kappaleesta siirtyy

Lisätiedot

Mikrofonien toimintaperiaatteet. Tampereen musiikkiakatemia Studioäänittäminen Klas Granqvist

Mikrofonien toimintaperiaatteet. Tampereen musiikkiakatemia Studioäänittäminen Klas Granqvist Mikrofonien toimintaperiaatteet Tampereen musiikkiakatemia Studioäänittäminen Klas Granqvist Mikrofonien luokittelu Sähköinen toimintaperiaate Akustinen toimintaperiaate Suuntakuvio Herkkyys Taajuusvaste

Lisätiedot

Häiriöt kaukokentässä

Häiriöt kaukokentässä Häiriöt kaukokentässä eli kun ollaan kaukana antennista Tavoitteet Tuntee keskeiset periaatteet radioteitse tapahtuvan häiriön kytkeytymiseen ja suojaukseen Tunnistaa kauko- ja lähikentän sähkömagneettisessa

Lisätiedot

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Mekaniikan jatkokurssi Fys102 Mekaniikan jatkokurssi Fys10 Kevät 010 Jukka Maalampi LUENTO 8 Vaimennettu värähtely Elävässä elämässä heilureiden ja muiden värähtelijöiden liike sammuu ennemmin tai myöhemmin. Vastusvoimien takia värähtelijän

Lisätiedot

SEISOVA AALTOLIIKE 1. TEORIAA

SEISOVA AALTOLIIKE 1. TEORIAA 1 SEISOVA AALTOLIIKE MOTIVOINTI Työssä tutkitaan poikittaista ja pitkittäistä aaltoliikettä pitkässä langassa ja jousessa. Tarkastellaan seisovaa aaltoliikettä. Määritetään aaltoliikkeen etenemisnopeus

Lisätiedot

Yleistä sähkömagnetismista SÄHKÖMAGNETISMI KÄSITEKARTTANA: Varaus. Coulombin voima Gaussin laki. Dipoli. Sähkökenttä. Poissonin yhtälö.

Yleistä sähkömagnetismista SÄHKÖMAGNETISMI KÄSITEKARTTANA: Varaus. Coulombin voima Gaussin laki. Dipoli. Sähkökenttä. Poissonin yhtälö. Yleistä sähkömagnetismista IÄLTÖ: ähkömagnetismi käsitekarttana ähkömagnetismin kaavakokoelma ähkö- ja magneettikentistä Maxwellin yhtälöistä ÄHKÖMAGNETIMI KÄITEKARTTANA: Kapasitanssi Kondensaattori Varaus

Lisätiedot

Mikrotila Makrotila Statistinen paino Ω(n) 3 Ω(3) = 4 2 Ω(2) = 6 4 Ω(4) = 1

Mikrotila Makrotila Statistinen paino Ω(n) 3 Ω(3) = 4 2 Ω(2) = 6 4 Ω(4) = 1 76628A Termofysiikka Harjoitus no. 4, ratkaisut (syyslukukausi 204). (a) Systeemi koostuu neljästä identtisestä spin- -hiukkasesta. Merkitään ylöspäin olevien spinien lukumäärää n:llä. Systeemin mahdolliset

Lisätiedot

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 10: Stokesin lause

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 10: Stokesin lause MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 10: Stokesin lause Antti Rasila Matematiikan ja systeemianalyysin laitos Aalto-yliopisto Syksy 2016 Antti Rasila (Aalto-yliopisto) MS-A0305 Syksy

Lisätiedot

S Ä T E I LY T U R V A L L I S U U S K O U L U T U S J U H A P E L T O N E N / J U H A. P E L T O N E H U S.

S Ä T E I LY T U R V A L L I S U U S K O U L U T U S J U H A P E L T O N E N / J U H A. P E L T O N E H U S. S Ä T E I LY T U R V A L L I S U U S K O U L U T U S 1 4. 9. 2 0 1 7 J U H A P E L T O N E N / J U H A. P E L T O N E N @ H U S. F I YMPÄRISTÖN SÄTEILY SUOMESSA Suomalaisten keskimääräinen vuosittainen

Lisätiedot

Magneettinen energia

Magneettinen energia Luku 11 Magneettinen energia 11.1 Kelojen varastoima energia Sähköstatiikan yhteydessä havaittiin, että kondensaattori kykenee varastoimaan sähköstaattista energiaa. astaavalla tavalla kela, jossa kulkee

Lisätiedot

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT Työn tavoitteet o Havainnollistaa vaihtovirtapiirien toimintaa o Syventää ymmärtämystä aiheeseen liittyvästä fysiikasta 1 Johdanto Tasavirta oli 1900 luvun alussa kilpaileva

Lisätiedot

RATKAISUT: 21. Induktio

RATKAISUT: 21. Induktio Physica 9 2. painos 1(6) ATKAISUT ATKAISUT: 21.1 a) Kun magneettienttä muuttuu johdinsilmuan sisällä, johdinsilmuaan indusoituu lähdejännite. Tätä ilmiötä utsutaan indutiosi. b) Lenzin lai: Indutioilmiön

Lisätiedot

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas jari.kangas@tut.fi Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos Sähkömagnetiikka 2009 1 1 Maxwellin & Kirchhoffin laeista Piirimallin

Lisätiedot

EMC. Elektroniikan käytön voimakas kasvu mobiililaitteet, sulautetut järjestelmät

EMC. Elektroniikan käytön voimakas kasvu mobiililaitteet, sulautetut järjestelmät EMC Johdanto EMC Mitä tarkoittaa EMC? ElectroMagnetic Compatibility Sähköisen laitteen kyky toimia laboratorion ulkopuolella laite ei aiheuta häiriöitä muille lähietäisyydellä oleville laitteille laitteen

Lisätiedot

Ultraäänen kuvausartefaktat. UÄ-kuvantamisen perusoletukset. Outi Pelkonen OYS, Radiologian Klinikka 29.4.2005

Ultraäänen kuvausartefaktat. UÄ-kuvantamisen perusoletukset. Outi Pelkonen OYS, Radiologian Klinikka 29.4.2005 Ultraäänen kuvausartefaktat Outi Pelkonen OYS, Radiologian Klinikka 29.4.2005 kaikissa radiologisissa kuvissa on artefaktoja UÄ:ssä artefaktat ovat kaikuja, jotka näkyvät kuvassa, mutta eivät vastaa sijainniltaan

Lisätiedot

VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA. Lauri Karppi j82095. SATE.2010 Dynaaminen kenttäteoria DIPOLIRYHMÄANTENNI.

VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA. Lauri Karppi j82095. SATE.2010 Dynaaminen kenttäteoria DIPOLIRYHMÄANTENNI. VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA Oskari Uitto i78966 Lauri Karppi j82095 SATE.2010 Dynaaminen kenttäteoria DIPOLIRYHMÄANTENNI Sivumäärä: 14 Jätetty tarkastettavaksi: 25.02.2008 Työn

Lisätiedot

Kvantittuminen. E = hf f on säteilyn taajuus h on Planckin vakio h = 6, Js = 4, evs. Planckin kvanttihypoteesi

Kvantittuminen. E = hf f on säteilyn taajuus h on Planckin vakio h = 6, Js = 4, evs. Planckin kvanttihypoteesi Kvantittuminen Planckin kvanttihypoteesi Kappale vastaanottaa ja luovuttaa säteilyä vain tietyn suuruisina energia-annoksina eli kvantteina Kappaleen emittoima säteily ei ole jatkuvaa (kvantittuminen)

Lisätiedot

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas jari.kangas@tut.fi Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos Sähkömagnetiikka 2009 1 Sähköstatiikka Coulombin laki ja sähkökentän

Lisätiedot

7. Resistanssi ja Ohmin laki

7. Resistanssi ja Ohmin laki Nimi: LK: SÄHKÖ-OPPI Tarmo Partanen Teoria (Muista hyödyntää sanastoa) 1. Millä nimellä kuvataan sähköisen komponentin (laitteen, johtimen) sähkön kulkua vastustavaa ominaisuutta? 2. Miten resistanssi

Lisätiedot

Työturvallisuus fysiikan laboratoriossa

Työturvallisuus fysiikan laboratoriossa Työturvallisuus fysiikan laboratoriossa Haarto & Karhunen Tulipalo- ja rajähdysvaara Tulta saa käyttää vain jos sitä tarvitaan Lämpöä kehittäviä laitteita ei saa peittää Helposti haihtuvia nesteitä käsitellään

Lisätiedot

Vastaa kaikkiin kysymyksiin. Oheisista kaavoista ja lukuarvoista saattaa olla apua laskutehtäviin vastatessa.

Vastaa kaikkiin kysymyksiin. Oheisista kaavoista ja lukuarvoista saattaa olla apua laskutehtäviin vastatessa. Valintakoe 2016/FYSIIKKA Vastaa kaikkiin kysymyksiin. Oheisista kaavoista ja lukuarvoista saattaa olla apua laskutehtäviin vastatessa. Boltzmannin vakio 1.3805 x 10-23 J/K Yleinen kaasuvakio 8.315 JK/mol

Lisätiedot

Ydin- ja hiukkasfysiikka: Harjoitus 1 Ratkaisut 1

Ydin- ja hiukkasfysiikka: Harjoitus 1 Ratkaisut 1 Ydin- ja hiukkasfysiikka: Harjoitus Ratkaisut Tehtävä i) Isotoopeilla on sama määrä protoneja, eli sama järjestysluku Z, mutta eri massaluku A. Tässä isotooppeja keskenään ovat 9 30 3 0 4Be ja 4 Be, 4Si,

Lisätiedot

FYSIIKAN LABORATORIOTYÖT 2 MAGNEETTIKENTTÄTYÖ

FYSIIKAN LABORATORIOTYÖT 2 MAGNEETTIKENTTÄTYÖ FYSIIKAN LABORATORIOTYÖT 2 MAGNEETTIKENTTÄTYÖ MIKKO LAINE 2. kesäkuuta 2015 1. Johdanto Tässä työssä määritämme Maan magneettikentän komponentit, laskemme totaalikentän voimakkuuden ja monitoroimme magnetometrin

Lisätiedot

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Mekaniikan jatkokurssi Fys102 Mekaniikan jatkokurssi Fys10 Syksy 009 Jukka Maalampi LUENTO 1 Jäykän kappaleen pyöriminen Knight, Ch 1 Jäykkä kappale = kappale, jonka koko ja muoto eivät muutu liikkeen aikana. Jäykkä kappale on malli.

Lisätiedot

Laske relaksaatiotaajuus 7 µm (halk.) solulle ja 100 µm solulle.

Laske relaksaatiotaajuus 7 µm (halk.) solulle ja 100 µm solulle. TEKNILLINEN KORKEAKOULU HARJOITUSTEHTÄVÄT Sähkömagneettisten kenttien ja optisen säteilyn biologiset 31.10.2005 vaikutukset ja mittaukset 1(5) Kari Jokela Säteilyturvakeskus HARJOITUSTEHTÄVÄ 1 Laske relaksaatiotaajuus

Lisätiedot

aiheuttamat sydämentahdistimien ja

aiheuttamat sydämentahdistimien ja Kipinäpurkausten mahdollisesti aiheuttamat sydämentahdistimien ja rytmihäiriötahdistimien toimintahäiriöt Sähkötutkimuspoolin tutkimusseminaari 18.10.2012 Prof Leena Korpinen Ympäristöterveys Prof. Leena

Lisätiedot

Aurinko. Tähtitieteen peruskurssi

Aurinko. Tähtitieteen peruskurssi Aurinko K E S K E I S E T K Ä S I T T E E T : A T M O S F Ä Ä R I, F O T O S F Ä Ä R I, K R O M O S F Ä Ä R I J A K O R O N A G R A N U L A A T I O J A A U R I N G O N P I L K U T P R O T U B E R A N S

Lisätiedot

SÄHKÖ KÄSITTEENÄ. Yleisnimitys suurelle joukolle ilmiöitä ja käsitteitä:

SÄHKÖ KÄSITTEENÄ. Yleisnimitys suurelle joukolle ilmiöitä ja käsitteitä: FY6 SÄHKÖ Tavoitteet Kurssin tavoitteena on, että opiskelija ymmärtää sähköön liittyviä peruskäsitteitä, tutustuu mittaustekniikkaan osaa tehdä sähköopin perusmittauksia sekä rakentaa ja tutkia yksinkertaisia

Lisätiedot

EMC: Electromagnetic Compatibility Sähkömagneettinen yhteensopivuus

EMC: Electromagnetic Compatibility Sähkömagneettinen yhteensopivuus EMC: Electromagnetic Compatibility Sähkömagneettinen yhteensopivuus Ympäristön häiriöt Laite toimii suunnitellusti Syntyvät häiriöt Sisäiset häiriöt EMC Directive Article 4 1. Equipment must be constructed

Lisätiedot

Jupiterin magnetosfääri. Pasi Pekonen 26. Tammikuuta 2009

Jupiterin magnetosfääri. Pasi Pekonen 26. Tammikuuta 2009 Jupiterin magnetosfääri Pasi Pekonen 26. Tammikuuta 2009 Johdanto Magnetosfääri on planeetan magneettikentän luoma onkalo aurinkotuuleen. Magnetosfäärissä plasman liikettä hallitsee planeetan magneettikenttä.

Lisätiedot

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2013 Insinöörivalinnan fysiikan koe 29.5.2013, malliratkaisut

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2013 Insinöörivalinnan fysiikan koe 29.5.2013, malliratkaisut A1 Ampumahiihtäjä ampuu luodin vaakasuoraan kohti maalitaulun keskipistettä. Luodin lähtönopeus on v 0 = 445 m/s ja etäisyys maalitauluun s = 50,0 m. a) Kuinka pitkä on luodin lentoaika? b) Kuinka kauaksi

Lisätiedot

Luku Ohmin laki

Luku Ohmin laki Luku 9 Sähkövirrat Sähkövirta määriteltiin kappaleessa 7.2 ja huomattiin, että magneettikenttä syntyy sähkövirtojen vaikutuksesta. Tässä kappaleessa tarkastellaan muita sähkövirtaan liittyviä seikkoja

Lisätiedot

Turvallinen työskentely tukiasemien lähellä

Turvallinen työskentely tukiasemien lähellä Turvallinen työskentely tukiasemien lähellä Teksti: Tommi Alanko ja Maila Hietanen Kuvat: Tommi Alanko ja Patrick von Nandelstadh TYÖTERVEYSLAITOS Työympäristön kehittäminen -osaamiskeskus Uudet teknologiat

Lisätiedot

Passiiviset piirikomponentit. 1 DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Passiiviset piirikomponentit. 1 DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen DEE-11000 Piirianalyysi Passiiviset piirikomponentit 1 DEE-11000 Piirianalyysi Risto Mikkonen Passiiviset piirikomponentit - vastus Resistanssi on sähkövastuksen ominaisuus. Vastuksen yli vaikuttava jännite

Lisätiedot

761359A Spektroskooppiset menetelmät NMR-SPEKTROSKOPIA

761359A Spektroskooppiset menetelmät NMR-SPEKTROSKOPIA 761359A Spektroskooppiset menetelmät NMR-SPEKTROSKOPIA Ville-Veikko Telkki, kevät 2015 1 Sisällysluettelo Sisällysluettelo... 2 Johdanto... 4 1. Ytimen spin ja magneettinen momentti... 8 2. Ytimen energiatilat...

Lisätiedot

m h = Q l h 8380 J = J kg 1 0, kg Muodostuneen höyryn osuus alkuperäisestä vesimäärästä on m h m 0,200 kg = 0,

m h = Q l h 8380 J = J kg 1 0, kg Muodostuneen höyryn osuus alkuperäisestä vesimäärästä on m h m 0,200 kg = 0, 76638A Termofysiikka Harjoitus no. 9, ratkaisut syyslukukausi 014) 1. Vesimäärä, jonka massa m 00 g on ylikuumentunut mikroaaltouunissa lämpötilaan T 1 110 383,15 K paineessa P 1 atm 10135 Pa. Veden ominaislämpökapasiteetti

Lisätiedot

SÄHKÖMAGNEETTINEN KYTKEYTYMINEN

SÄHKÖMAGNEETTINEN KYTKEYTYMINEN SÄHKÖMAGNEETTINEN KYTKEYTYMINEN H. Honkanen SÄHKÖMAGNEETTISEN KYTKEYTYMISEN TEORIAA Sähkömagneettinen kytkeytyminen on häiiöiden siitymistä sähkömagneettisen aaltoliikkeen välityksellä. Sähkömagneettisen

Lisätiedot

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Mekaniikan jatkokurssi Fys102 Mekaniikan jatkokurssi Fys102 Syksy 2009 Jukka Maalampi LUENTO 12 Aallot kahdessa ja kolmessa ulottuvuudessa Toistaiseksi on tarkasteltu aaltoja, jotka etenevät yhteen suuntaan. Yleisempiä tapauksia ovat

Lisätiedot

1 Määrittele seuraavat langattoman tiedonsiirron käsitteet.

1 Määrittele seuraavat langattoman tiedonsiirron käsitteet. 1 1 Määrittele seuraavat langattoman tiedonsiirron käsitteet. Radiosignaalin häipyminen. Adaptiivinen antenni. Piilossa oleva pääte. Radiosignaali voi edetä lähettäjältä vastanottajalle (jotka molemmat

Lisätiedot

Sähkömagnetismi. s. 24. t. 1-11. 24. syyskuuta 2013 22:01. FY7 Sivu 1

Sähkömagnetismi. s. 24. t. 1-11. 24. syyskuuta 2013 22:01. FY7 Sivu 1 FY7 Sivu 1 Sähkömagnetismi 24. syyskuuta 2013 22:01 s. 24. t. 1-11. FY7 Sivu 2 FY7-muistiinpanot 9. lokakuuta 2013 14:18 FY7 Sivu 3 Magneettivuo (32) 9. lokakuuta 2013 14:18 Pinta-alan Webber FY7 Sivu

Lisätiedot