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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

= 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

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

Valtioneuvoston asetus

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Fysiikan perusteet ja pedagogiikka (kertaus)

Fysiikan perusteet ja pedagogiikka (kertaus) Fysiikan perusteet ja pedagogiikka (kertaus) 1) MEKANIIKKA Vuorovaikutus vuorovaikutuksessa kaksi kappaletta vaikuttaa toisiinsa ja vaikutukset havaitaan molemmissa kappaleissa samanaikaisesti lajit: kosketus-/etä-

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

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

Kaksi yleismittaria, tehomittari, mittausalusta 5, muistiinpanot ja oppikirjat. P = U x I

Kaksi yleismittaria, tehomittari, mittausalusta 5, muistiinpanot ja oppikirjat. P = U x I Pynnönen 1/3 SÄHKÖTEKNIIKKA Kurssi: Harjoitustyö : Tehon mittaaminen Pvm : Opiskelija: Tark. Arvio: Tavoite: Välineet: Harjoitustyön tehtyäsi osaat mitata ja arvioida vastukseen jäävän tehohäviön sähköisessä

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

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

Luento 10: Työ, energia ja teho. Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho

Luento 10: Työ, energia ja teho. Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho Luento 10: Työ, energia ja teho Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho 1 / 23 Luennon sisältö Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho 2 / 23 Johdanto Energia suure, joka voidaan muuttaa muodosta toiseen,

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

T F = T C ( 24,6) F = 12,28 F 12,3 F T K = (273,15 24,6) K = 248,55 K T F = 87,8 F T K = 4,15 K T F = 452,2 F. P = α T α = P T = P 3 T 3

T F = T C ( 24,6) F = 12,28 F 12,3 F T K = (273,15 24,6) K = 248,55 K T F = 87,8 F T K = 4,15 K T F = 452,2 F. P = α T α = P T = P 3 T 3 76628A Termofysiikka Harjoitus no. 1, ratkaisut (syyslukukausi 2014) 1. Muunnokset Fahrenheit- (T F ), Celsius- (T C ) ja Kelvin-asteikkojen (T K ) välillä: T F = 2 + 9 5 T C T C = 5 9 (T F 2) T K = 27,15

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

Pientaajuisten kenttien lähteitä teollisuudessa

Pientaajuisten kenttien lähteitä teollisuudessa Pientaajuisten kenttien lähteitä teollisuudessa Sähkö- ja magneettikentät työpaikoilla -seminaari, Pori 11.10.2006 Sami Kännälä, STUK RADIATION AND NUCLEAR SAFETY AUTHORITY TYÖNANTAJAN VELVOITTEET EU:N

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

SÄHKÖSTATIIKKA JA MAGNETISMI. NTIETS12 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2013

SÄHKÖSTATIIKKA JA MAGNETISMI. NTIETS12 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2013 SÄHKÖSTATIIKKA JA MAGNETISMI NTIETS12 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2013 1. RESISTANSSI Resistanssi kuvaa komponentin tms. kykyä vastustaa sähkövirran kulkua Johtimen tai komponentin jännite on verrannollinen

Lisätiedot

d) Jos edellä oleva pari vie 10 V:n signaalia 12 bitin siirtojärjestelmässä, niin aiheutuuko edellä olevissa tapauksissa virheitä?

d) Jos edellä oleva pari vie 10 V:n signaalia 12 bitin siirtojärjestelmässä, niin aiheutuuko edellä olevissa tapauksissa virheitä? -08.300 Elektroniikan häiriökysymykset Kevät 006 askari 3. Kierrettyyn pariin kytkeytyvä häiriöjännite uojaamaton yksivaihejohdin, virta I, kulkee yhdensuuntaisesti etäisyydellä r instrumentointikaapelin

Lisätiedot

1.1 Tyhjiön permittiivisyyden mittaaminen tasokondensaattorilla

1.1 Tyhjiön permittiivisyyden mittaaminen tasokondensaattorilla PERMITTIIVISYYS Johdanto Tarkastellaan tasokondensaattoria, joka koostuu kahdesta yhdensuuntaisesta metallilevystä. Siirretään varausta levystä toiseen, jolloin levyissä on varaukset +Q ja Q ja levyjen

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

Oikeanlaisten virtapihtien valinta Aloita vastaamalla seuraaviin kysymyksiin löytääksesi oikeantyyppiset virtapihdit haluamaasi käyttökohteeseen.

Oikeanlaisten virtapihtien valinta Aloita vastaamalla seuraaviin kysymyksiin löytääksesi oikeantyyppiset virtapihdit haluamaasi käyttökohteeseen. Oikeanlaisten virtapihtien valinta Aloita vastaamalla seuraaviin kysymyksiin löytääksesi oikeantyyppiset virtapihdit haluamaasi käyttökohteeseen. 1. Tuletko mittaamaan AC tai DC -virtaa? (DC -pihdit luokitellaan

Lisätiedot

vetyteknologia Polttokennon tyhjäkäyntijännite 1 DEE-54020 Risto Mikkonen

vetyteknologia Polttokennon tyhjäkäyntijännite 1 DEE-54020 Risto Mikkonen DEE-5400 olttokennot ja vetyteknologia olttokennon tyhjäkäyntijännite 1 DEE-5400 Risto Mikkonen 1.1.014 g:n määrittäminen olttokennon toiminta perustuu Gibbsin vapaan energian muutokseen. ( G = TS) Ideaalitapauksessa

Lisätiedot

Johdatus vaihtosähköön, sinimuotoiset suureet. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Johdatus vaihtosähköön, sinimuotoiset suureet. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen DEE-11000 Piirianalyysi Johdatus vaihtosähköön, sinimuotoiset suureet 1 Vaihtovirta vs tasavirta Sähkömagneettinen induktio tuottaa kaikissa pyörivissä generaattoreissa vaihtojännitettä. Vaihtosähköä on

Lisätiedot

Lääketiede Valintakoeanalyysi 2015 Fysiikka. FM Pirjo Haikonen

Lääketiede Valintakoeanalyysi 2015 Fysiikka. FM Pirjo Haikonen Lääketiede Valintakoeanalyysi 5 Fysiikka FM Pirjo Haikonen Fysiikan tehtävät Väittämä osa C (p) 6 kpl monivalintoja, joissa yksi (tai useampi oikea kohta.) Täysin oikein vastattu p, yksikin virhe/tyhjä

Lisätiedot

FYSIIKKA (FY91): 9. KURSSI: Kertauskurssi KOE 30.01.2014 VASTAA KUUTEEN (6) TEHTÄVÄÄN!!

FYSIIKKA (FY91): 9. KURSSI: Kertauskurssi KOE 30.01.2014 VASTAA KUUTEEN (6) TEHTÄVÄÄN!! FYSIIKKA (FY91): 9. KURSSI: Kertauskurssi KOE 30.01.2014 VASTAA KUUTEEN (6) TEHTÄVÄÄN!! 1. Vastaa, ovatko seuraavat väittämät oikein vai väärin. Perustelua ei tarvitse kirjoittaa. a) Atomi ei voi lähettää

Lisätiedot

- Kahden suoran johtimen välinen magneettinen vuorovaikutus I 1 I 2 I 1 I 2. F= l (Ampèren laki, MAOL s. 124(119) Ampeerin määritelmä (MAOL s.

- Kahden suoran johtimen välinen magneettinen vuorovaikutus I 1 I 2 I 1 I 2. F= l (Ampèren laki, MAOL s. 124(119) Ampeerin määritelmä (MAOL s. 7. KSS: Sähkömagnetismi (FOTON 7: PÄÄKOHDAT). MAGNETSM Magneettiset vuoovaikutukset, Magneettikenttä B = magneettivuon tiheys (yksikkö: T = Vs/m ), MAO s. 67, Fm (magneettikenttää kuvaava vektoisuue; itseisavona

Lisätiedot

4) Törmäysten lisäksi rakenneosasilla ei ole mitään muuta keskinäistä tai ympäristöön suuntautuvaa vuorovoikutusta.

4) Törmäysten lisäksi rakenneosasilla ei ole mitään muuta keskinäistä tai ympäristöön suuntautuvaa vuorovoikutusta. K i n e e t t i s t ä k a a s u t e o r i a a Kineettisen kaasuteorian perusta on mekaaninen ideaalikaasu, joka on matemaattinen malli kaasulle. Reaalikaasu on todellinen kaasu. Reaalikaasu käyttäytyy

Lisätiedot

Kone- ja rakentamistekniikan laboratoriotyöt KON-C3004. Koesuunnitelma: Paineen mittaus venymäliuskojen avulla. Ryhmä C

Kone- ja rakentamistekniikan laboratoriotyöt KON-C3004. Koesuunnitelma: Paineen mittaus venymäliuskojen avulla. Ryhmä C Kone- ja rakentamistekniikan laboratoriotyöt KON-C3004 Koesuunnitelma: Paineen mittaus venymäliuskojen avulla Ryhmä C Aleksi Mäki 350637 Simo Simolin 354691 Mikko Puustinen 354442 1. Tutkimusongelma ja

Lisätiedot

Maxwell ja hänen yhtälönsä mitä seurasi?

Maxwell ja hänen yhtälönsä mitä seurasi? Maxwell ja hänen yhtälönsä mitä seurasi? Oleteaan tyhjiö: ei virtoja ei varauksia Muutos magneettikentässä saisi aikaan sähkökentän. Muutos vuorostaan sähkökentässä saisi aikaan magneettikentän....ja niinhän

Lisätiedot

23 VALON POLARISAATIO 23.1 Johdanto. 23.2 Valon polarisointi ja polarisaation havaitseminen

23 VALON POLARISAATIO 23.1 Johdanto. 23.2 Valon polarisointi ja polarisaation havaitseminen 3 VALON POLARISAATIO 3.1 Johdanto Mawellin htälöiden avulla voidaan johtaa aaltohtälö sähkömagneettisen säteiln etenemiselle väliaineessa. Mawellin htälöiden ratkaisusta seuraa aina, että valo on poikittaista

Lisätiedot

EMC Säteilevä häiriö

EMC Säteilevä häiriö EMC Säteilevä häiriö Kaksi päätyyppiä: Eromuotoinen johdinsilmukka (yleensä piirilevyllä) silmulla toimii antennina => säteilevä magneettikenttä Yhteismuotoinen ei-toivottuja jännitehäviöitä kytkennässä

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

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

PERMITTIIVISYYS. 1 Johdanto. 1.1 Tyhjiön permittiivisyyden mittaaminen tasokondensaattorilla . (1) , (2) (3) . (4) Permittiivisyys

PERMITTIIVISYYS. 1 Johdanto. 1.1 Tyhjiön permittiivisyyden mittaaminen tasokondensaattorilla . (1) , (2) (3) . (4) Permittiivisyys PERMITTIIVISYYS 1 Johdanto Tarkastellaan tasokondensaattoria, joka koostuu kahdesta yhdensuuntaisesta metallilevystä Siirretään varausta levystä toiseen, jolloin levyissä on varaukset ja ja levyjen välillä

Lisätiedot

HALLIN ILMIÖ 1. TUTKITTAVAN ILMIÖN TEORIAA

HALLIN ILMIÖ 1. TUTKITTAVAN ILMIÖN TEORIAA 1 ALLIN ILMIÖ MOTIVOINTI allin ilmiötyössä tarkastellaan johteen varauksenkuljettajiin liittyviä suureita Työssä nähdään kuinka all-kiteeseen generoituu all-jännite allin ilmiön tutkimiseen soveltuvalla

Lisätiedot

Faradayn laki ja sähkömagneettinen induktio

Faradayn laki ja sähkömagneettinen induktio Faradayn laki ja sähkömagneettinen induktio Haarto & Karhunen Magneettivuo Magneettivuo Φ määritellään magneettivuon tiheyden B ja sen läpäisemän pinta-alavektorin A pistetuloksi Φ B A BAcos Acosθ θ θ

Lisätiedot

Miltä työn tekeminen tuntuu

Miltä työn tekeminen tuntuu Työ ja teho Miltä työn tekeminen tuntuu Millaisia töitä on? Mistä tiedät tekeväsi työtä? Miltä työ tuntuu? Mitä työn tekeminen vaatii? Ihmiseltä Koneelta Työ, W Yksikkö 1 J (joule) = 1 Nm Työnmäärä riippuu

Lisätiedot

Radioamatöörikurssi 2016

Radioamatöörikurssi 2016 Radioamatöörikurssi 2016 Häiriöt Ukkossuojaus Harhalähetteet 22.11.2016 Tatu, OH2EAT 1 / 16 Häiriöt Ei-toivottu signaali jossain Yleinen ongelma radioamatöörille sekä lähetyksessä että vastaanotossa 2

Lisätiedot

ENY-C2001 Termodynamiikka ja lämmönsiirto TERVETULOA!

ENY-C2001 Termodynamiikka ja lämmönsiirto TERVETULOA! ENY-C2001 Termodynamiikka ja lämmönsiirto TERVETULOA! Luento 14.9.2015 / T. Paloposki / v. 03 Tämän päivän ohjelma: Aineen tilan kuvaaminen pt-piirroksella ja muilla piirroksilla, faasimuutokset Käsitteitä

Lisätiedot

DEE Sähkömagneettisten järjestelmien lämmönsiirto Ehdotukset harjoituksen 2 ratkaisuiksi

DEE Sähkömagneettisten järjestelmien lämmönsiirto Ehdotukset harjoituksen 2 ratkaisuiksi DEE-4000 Sähkömagneettisten järjestelmien lämmönsiirto Ehdotukset harjoituksen ratkaisuiksi Yleistä asiaa lämmönjohtumisen yleiseen osittaisdifferentiaaliyhtälöön liittyen Lämmönjohtumisen yleinen osittaisdifferentiaaliyhtälön

Lisätiedot

Lauri Puranen Säteilyturvakeskus Ionisoimattoman säteilyn valvonta

Lauri Puranen Säteilyturvakeskus Ionisoimattoman säteilyn valvonta LC-577 Sähömagneettisten enttien ja optisen säteilyn biologiset vaiutuset ja mittauset Sysy 16 PINTAAJUIST SÄHKÖ- JA MAGNTTIKNTÄT Lauri Puranen Säteilyturvaesus Ionisoimattoman säteilyn valvonta SÄTILYTURVAKSKUS

Lisätiedot

FYSA220/K2 (FYS222/K2) Vaimeneva värähtely

FYSA220/K2 (FYS222/K2) Vaimeneva värähtely FYSA/K (FYS/K) Vaimeneva värähtely Työssä tutkitaan vaimenevaa sähköistä värähysliikettä. Erityisesti pyritään havainnollistamaan kelan inuktanssin, konensaattorin kapasitanssin ja ohmisen vastuksen suuruuksien

Lisätiedot

EMC MITTAUKSET. Ari Honkala SGS Fimko Oy

EMC MITTAUKSET. Ari Honkala SGS Fimko Oy EMC MITTAUKSET Ari Honkala SGS Fimko Oy 5.3.2009 SGS Fimko Oy SGS Fimko kuuluu maailman johtavaan testaus-, sertifiointi-, verifiointi- ja tarkastusyritys SGS:ään, jossa työskentelee maailmanlaajuisesti

Lisätiedot

Aktiiviset piirikomponentit. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Aktiiviset piirikomponentit. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen DEE-11000 Piirianalyysi Aktiiviset piirikomponentit 1 Aktiiviset piirikomponentit Sähköenergian lähteitä Jännitelähteet; jännite ei merkittävästi riipu lähteen antamasta virrasta (akut, paristot, valokennot)

Lisätiedot

SMG-4500 Tuulivoima. Toisen luennon aihepiirit VOIMIEN YHTEISVAIKUTUKSISTA SYNTYVÄT TUULET

SMG-4500 Tuulivoima. Toisen luennon aihepiirit VOIMIEN YHTEISVAIKUTUKSISTA SYNTYVÄT TUULET SMG-4500 Tuulivoima Toisen luennon aihepiirit Tuuli luonnonilmiönä: Ilmavirtoihin vaikuttavien voimien yhteisvaikutuksista syntyvät tuulet Globaalit ilmavirtaukset 1 VOIMIEN YHTEISVAIKUTUKSISTA SYNTYVÄT

Lisätiedot

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET DEE-0: SÄHKÖTEKNIIKAN PEUSTEET Passiiviset piirikomponentit vastus kondensaattori käämi Tarkoitus on yrittää ymmärtää passiivisten piirikomponenttien toiminnan taustalle olevat luonnonilmiöt. isäksi johdetaan

Lisätiedot

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA SMG-: SÄHKÖTEKNIIKKA Passiiviset piirikomponentit vastus kondensaattori käämi Tarkoitus on yrittää ymmärtää passiivisten piirikomponenttien toiminnan taustalle olevat luonnonilmiöt. isäksi johdetaan näiden

Lisätiedot

ELEC-C6001 Sähköenergiatekniikka, laskuharjoitukset oppikirjan lukuun 10 liittyen.

ELEC-C6001 Sähköenergiatekniikka, laskuharjoitukset oppikirjan lukuun 10 liittyen. ELEC-C6001 Sähköenergiatekniikka, laskuharjoitukset oppikirjan lukuun 10 liittyen. X.X.2015 Tehtävä 1 Bipolaaritransistoria käytetään alla olevan kuvan mukaisessa kytkennässä, jossa V CC = 40 V ja kuormavastus

Lisätiedot

= P 0 (V 2 V 1 ) + nrt 0. nrt 0 ln V ]

= P 0 (V 2 V 1 ) + nrt 0. nrt 0 ln V ] 766328A Termofysiikka Harjoitus no. 7, ratkaisut (syyslukukausi 2014) 1. Sylinteri on ympäristössä, jonka paine on P 0 ja lämpötila T 0. Sylinterin sisällä on n moolia ideaalikaasua ja sen tilavuutta kasvatetaan

Lisätiedot

Virrankuljettajat liikkuvat magneettikentässä ja sähkökentässä suoraan, kun F = F eli qv B = qe. Nyt levyn reunojen välinen jännite

Virrankuljettajat liikkuvat magneettikentässä ja sähkökentässä suoraan, kun F = F eli qv B = qe. Nyt levyn reunojen välinen jännite TYÖ 4. Magneettikenttämittauksia Johdanto: Hallin ilmiö Ilmiön havaitseminen Yhdysvaltalainen Edwin H. Hall (1855-1938) tutki mm. aineiden sähköjohtavuutta ja löysi menetelmän, jolla hän pystyi mittaamaan

Lisätiedot

Oikeat vastaukset: Tehtävän tarkkuus on kolme numeroa. Sulamiseen tarvittavat lämmöt sekä teräksen suurin mahdollinen luovutettu lämpö:

Oikeat vastaukset: Tehtävän tarkkuus on kolme numeroa. Sulamiseen tarvittavat lämmöt sekä teräksen suurin mahdollinen luovutettu lämpö: A1 Seppä karkaisee teräsesineen upottamalla sen lämpöeristettyyn astiaan, jossa on 118 g jäätä ja 352 g vettä termisessä tasapainossa Teräsesineen massa on 312 g ja sen lämpötila ennen upotusta on 808

Lisätiedot

EMC Johdanto EMC. Miksi? Elektroniikan käytön voimakas kasvu mobiililaitteet, sulautetut järjestelmät

EMC Johdanto EMC. Miksi? 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

LOPPURAPORTTI 19.11.2007. Lämpötilahälytin. 0278116 Hans Baumgartner xxxxxxx nimi nimi

LOPPURAPORTTI 19.11.2007. Lämpötilahälytin. 0278116 Hans Baumgartner xxxxxxx nimi nimi LOPPURAPORTTI 19.11.2007 Lämpötilahälytin 0278116 Hans Baumgartner xxxxxxx nimi nimi KÄYTETYT MERKINNÄT JA LYHENTEET... 3 JOHDANTO... 4 1. ESISELOSTUS... 5 1.1 Diodi anturina... 5 1.2 Lämpötilan ilmaisu...

Lisätiedot

12. Eristeet Vapaa atomi. Muodostuva sähköinen dipolimomentti on p =! " 0 E loc (12.4)

12. Eristeet Vapaa atomi. Muodostuva sähköinen dipolimomentti on p =!  0 E loc (12.4) 12. Eristeet Eristeiden tyypillisiä piirteitä ovat kovalenttiset sidokset (tai vahvat ionisidokset) ja siitä seuraavat mekaaniset ja sähköiset ominaisuudet. Makroskooppisen ulkoisen sähkökentän E läsnäollessa

Lisätiedot

Radioastronomian käsitteitä

Radioastronomian käsitteitä Radioastronomian käsitteitä allonpituusalue ~ 100 m - 1 mm MHz 300 GHz Leveä aallonpituusalue: erilaisia antenneja, monenlaista tekniikkaa Ei (suoraan) kuvia Signaali yleensä

Lisätiedot

Sähköstatiikan laskuissa useat kaavat yksinkertaistuvat hieman, jos vakio C kirjoitetaan muotoon

Sähköstatiikan laskuissa useat kaavat yksinkertaistuvat hieman, jos vakio C kirjoitetaan muotoon 30 SÄHKÖVAKIO 30 Sähkövakio ja Coulombin laki Coulombin lain mukaan kahden tyhjiössä olevan pistevarauksen q ja q 2 välinen voima F on suoraan verrannollinen varauksiin ja kääntäen verrannollinen varausten

Lisätiedot

TASASUUNTAUS JA PUOLIJOHTEET

TASASUUNTAUS JA PUOLIJOHTEET TASASUUNTAUS JA PUOLIJOHTEET (YO-K06+13, YO-K09+13, YO-K05-11,..) Tasasuuntaus Vaihtovirran suunta muuttuu jaksollisesti. Tasasuuntaus muuttaa sähkövirran kulkemaan yhteen suuntaan. Tasasuuntaus toteutetaan

Lisätiedot

766323A Mekaniikka, osa 2, kl 2015 Harjoitus 4

766323A Mekaniikka, osa 2, kl 2015 Harjoitus 4 766323A Mekaniikka, osa 2, kl 2015 Harjoitus 4 0. MUISTA: Tenttitehtävä tulevassa päätekokeessa: Fysiikan säilymislait ja symmetria. (Tästä tehtävästä voi saada tentissä kolme ylimääräistä pistettä. Nämä

Lisätiedot

a P en.pdf KOKEET;

a P  en.pdf KOKEET; Tässä on vanhoja Sähkömagnetismin kesäkurssin tenttejä ratkaisuineen. Tentaattorina on ollut Hanna Pulkkinen. Huomaa, että tämän kurssin sisältö on hiukan eri kuin Soveltavassa sähkömagnetiikassa, joten

Lisätiedot

Valosähköinen ilmiö. Kirkas valkoinen valo. Himmeä valkoinen valo. Kirkas uv-valo. Himmeä uv-valo

Valosähköinen ilmiö. Kirkas valkoinen valo. Himmeä valkoinen valo. Kirkas uv-valo. Himmeä uv-valo Valosähköinen ilmiö Vuonna 1887 saksalainen fyysikko Heinrich Hertz havaitsi sähkövarauksen purkautuvan metallikappaleen pinnalta, kun siihen kohdistui valoa. Tarkemmissa tutkimuksissa todettiin, että

Lisätiedot

1. a) Piiri sisältää vain resistiivisiä komponentteja, joten jännitteenjaon tulos on riippumaton taajuudesta.

1. a) Piiri sisältää vain resistiivisiä komponentteja, joten jännitteenjaon tulos on riippumaton taajuudesta. Fysiikan mittausmenetelmät I syksy 2013 Malliratkaisut 3 1. a) Piiri sisältää vain resistiivisiä komponentteja, joten jännitteenjaon tulos on riippumaton taajuudesta. b) Ulostulo- ja sisäänmenojännitteiden

Lisätiedot

Radioaktiivisen säteilyn läpitunkevuus. Gammasäteilty.

Radioaktiivisen säteilyn läpitunkevuus. Gammasäteilty. Fysiikan laboratorio Työohje 1 / 5 Radioaktiivisen säteilyn läpitunkevuus. Gammasäteilty. 1. Työn tavoite Työn tavoitteena on tutustua ionisoivaan sähkömagneettiseen säteilyyn ja tutkia sen absorboitumista

Lisätiedot

Experiment Finnish (Finland) Hyppivät helmet - Faasimuutosten ja epätasapainotilojen mekaaninen malli (10 pistettä)

Experiment Finnish (Finland) Hyppivät helmet - Faasimuutosten ja epätasapainotilojen mekaaninen malli (10 pistettä) Q2-1 Hyppivät helmet - Faasimuutosten ja epätasapainotilojen mekaaninen malli (10 pistettä) Lue yleisohjeet erillisestä kuoresta ennen tämän tehtävän aloittamista. Johdanto Faasimuutokset ovat tuttuja

Lisätiedot

Näytä tai jätä tarkistettavaksi tämän jakson tehtävät viimeistään tiistaina

Näytä tai jätä tarkistettavaksi tämän jakson tehtävät viimeistään tiistaina Jakso 1. iot-savartin laki, Ampèren laki, vektoripotentiaali Tässä jaksossa lasketaan erimuotoisten virtajohtimien aiheuttamien magneettikenttien suuruutta kahdella eri menetelmällä, iot-savartin lain

Lisätiedot

LIITE 11A: VALOSÄHKÖINEN ILMIÖ

LIITE 11A: VALOSÄHKÖINEN ILMIÖ LIITE 11A: VALOSÄHKÖINEN ILMIÖ Valosähköisellä ilmiöllä ymmärretään tässä oppikirjamaisesti sitä, että kun virtapiirissä ja tyhjiölampussa olevan anodi-katodi yhdistelmän katodia säteilytetään fotoneilla,

Lisätiedot

DEE Aurinkosähkön perusteet

DEE Aurinkosähkön perusteet DEE-53010 Aurinkosähkön perusteet Viidennen luennon aihepiirit Olosuhteiden vaikutus aurinkokennon toimintaan: Mietitään kennon sisäisten tapahtumien avulla, miksi ja miten lämpötilan ja säteilyintensiteetin

Lisätiedot

4757 4h. MAGNEETTIKENTÄT

4757 4h. MAGNEETTIKENTÄT TURUN AMMATTIKORKEAKOULU TYÖOHJE 1/7 FYSIIKAN LABORATORIO V 1.6 5.014 4757 4h. MAGNEETTIKENTÄT TYÖN TAVOITE Työssä tutkitaan vitajohtimen aiheuttamaa magneettikentää. VIRTAJOHTIMEN SYNNYTTÄMÄ MAGNEETTIKENTTÄ

Lisätiedot

7A.2 Ylihienosilppouma

7A.2 Ylihienosilppouma 7A.2 Ylihienosilppouma Vetyatomin perustilan kentän fotoni on λ 0 = 91,12670537 nm, jonka taajuus on f o = 3,289841949. 10 15 1/s. Tämä spektriviiva on kaksoisviiva, joiden ero on taajuuksina mitattuna

Lisätiedot

S-108-2110 OPTIIKKA 1/10 Laboratoriotyö: Polarisaatio POLARISAATIO. Laboratoriotyö

S-108-2110 OPTIIKKA 1/10 Laboratoriotyö: Polarisaatio POLARISAATIO. Laboratoriotyö S-108-2110 OPTIIKKA 1/10 POLARISAATIO Laboratoriotyö S-108-2110 OPTIIKKA 2/10 SISÄLLYSLUETTELO 1 Polarisaatio...3 2 Työn suoritus...6 2.1 Työvälineet...6 2.2 Mittaukset...6 2.2.1 Malus:in laki...6 2.2.2

Lisätiedot

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I SMG-00: PIIIANAYYSI I Passiiviset piirikomponentit vastus kondensaattori käämi Kirja: luku. (vastus), luku 6. (käämi), luku 6. (kondensaattori) uentomoniste: luvut 3., 3. ja 3.3 VASTUS ja ESISTANSSI (Ohm,

Lisätiedot

FY6 - Soveltavat tehtävät

FY6 - Soveltavat tehtävät FY6 - Soveltavat tehtävät 21. Origossa on 6,0 mikrocoulombin pistevaraus. Koordinaatiston pisteessä (4,0) on 3,0 mikrocoulombin ja pisteessä (0,2) 5,0 mikrocoulombin pistevaraus. Varaukset ovat tyhjiössä.

Lisätiedot

FYSIIKKA. Mekaniikan perusteita pintakäsittelijöille. Copyright Isto Jokinen; Käyttöoikeus opetuksessa tekijän luvalla. - Laskutehtävien ratkaiseminen

FYSIIKKA. Mekaniikan perusteita pintakäsittelijöille. Copyright Isto Jokinen; Käyttöoikeus opetuksessa tekijän luvalla. - Laskutehtävien ratkaiseminen FYSIIKKA Mekaniikan perusteita pintakäsittelijöille - Laskutehtävien ratkaiseminen - Nopeus ja keskinopeus - Kiihtyvyys ja painovoimakiihtyvyys - Voima - Kitka ja kitkavoima - Työ - Teho - Paine LASKUTEHTÄVIEN

Lisätiedot

Suuntaavuus ja vahvistus Aukkoantennien tapauksessa suuntaavuus saadaan m uotoon (luku 7.3.1 ) E a 2 ds

Suuntaavuus ja vahvistus Aukkoantennien tapauksessa suuntaavuus saadaan m uotoon (luku 7.3.1 ) E a 2 ds Suuntaavuus ja vahvistus Aukkoantennien tapauksessa suuntaavuus saadaan m uotoon (luku 7.3.1 ) Täm ä olettaa, että D = 4π λ 2 S a E a ds 2. (2 40 ) S a E a 2 ds Pääkeila aukon tasoa koh tisuoraan suuntaan

Lisätiedot

Johdanto. 1 Teoriaa. 1.1 Sähkönjohtimen aiheuttama magneettikenttä

Johdanto. 1 Teoriaa. 1.1 Sähkönjohtimen aiheuttama magneettikenttä FYSP105 / K2 HELMHOLTZIN KELAT Johdanto Työssä mitataan ympyränmuotoisten johdinkelojen tuottamaa magneettikenttää kelojen läheisyydessä sekä sähkövirran että etäisyyden funtiona. Sähkömagnetismia ja työssä

Lisätiedot

Sähkömagneettinen induktio

Sähkömagneettinen induktio Luku 7 Sähkömagneettinen induktio Oppimateriaali RMC luku 11 ja CL 8.1; esitiedot KSII luku 5. Toistaiseksi olemme tarkastelleet vain ajasta riippumattomia kenttiä. Ne voi mainiosti kuvitella kenttäviivojen

Lisätiedot

ELEKTRONIN LIIKE MAGNEETTIKENTÄSSÄ

ELEKTRONIN LIIKE MAGNEETTIKENTÄSSÄ FYSP105 /1 ELEKTRONIN LIIKE MAGNEETTIKENTÄSSÄ 1 Johdanto Työssä tutkitaan elektronin liikettä homogeenisessa magneettikentässä ja määritetään elektronin ominaisvaraus e/m. Tulosten analyysissa tulee kiinnittää

Lisätiedot