Ch4 NMR Spectrometer

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

Luku 27. Tavoiteet Määrittää magneettikentän aiheuttama voima o varattuun hiukkaseen o virtajohtimeen o virtasilmukkaan

Fysiikka 7. Sähkömagnetismi

Aiheena tänään. Virtasilmukka magneettikentässä Sähkömagneettinen induktio. Vaihtovirtageneraattorin toimintaperiaate Itseinduktio

Ch2 Magnetism. Ydinmagnetismin perusominaisuuksia.

Mitä on pätö-, näennäis-, lois-, keskimääräinen ja suora teho sekä tehokerroin? Alla hieman perustietoa koskien 3-vaihe tehomittauksia.

EMC Säteilevä häiriö

Tietoliikennesignaalit & spektri

Radioamatöörikurssi 2016

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

Ongelmia mittauksissa Ulkoiset häiriöt

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

Tehtävä 1. TEL-1360 Sähkömoottorikäytöt Laskuharjoitus 4/2011

RATKAISUT: 19. Magneettikenttä

Magneettikenttä. Liikkuva sähkövaraus saa aikaan ympärilleen sähkökentän lisäksi myös magneettikentän

SIGNAALITEORIAN KERTAUSTA 1

LABORATORIOTYÖ 3 VAIHELUKITTU VAHVISTIN

Johdatus vaihtosähköön, sinimuotoiset suureet. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

6. Analogisen signaalin liittäminen mikroprosessoriin Näytteenotto analogisesta signaalista DA-muuntimet 4

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

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

Signaalien datamuunnokset. Näytteenotto ja pito -piirit

Tiedonkeruu ja analysointi

RCL-vihtovirtapiiri: resonanssi

1.1 Magneettinen vuorovaikutus

EMC: Electromagnetic Compatibility Sähkömagneettinen yhteensopivuus

Sinin muotoinen signaali

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

Virheen kasautumislaki

SATE2010 Dynaaminen kenttäteoria syksy /6 Laskuharjoitus 6 / Siirtojohdot ja transientit häviöttömissä siirtojohdoissa

Tekniikka ja liikenne (5) Tietoliikennetekniikan laboratorio

Luento 14: Periodinen liike, osa 2. Vaimennettu värähtely Pakkovärähtely Resonanssi F t F r

Lineaarialgebra MATH.1040 / Piirianalyysiä 2

Supply jännite: Ei kuormaa Tuuletin Vastus Molemmat DC AC Taajuus/taajuudet

ELEKTRONISET TOIMINNOT

Sähköstatiikka ja magnetismi

ELEC-C6001 Sähköenergiatekniikka, laskuharjoitukset oppikirjan lukuun 10 liittyen.

Scanned by CamScanner

A B = 100, A = B = 0. D = 1.2. Ce (1.2 D. C (t D) 0, t < 0. t D. )} = Ae πjf D F{Π( t D )} = ADe πjf D sinc(df)

Kapasitiivinen ja induktiivinen kytkeytyminen

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Pietsoelementtien sovelluksia

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 3: Vektorikentät

Pinces AC-virtapihdit ampèremetriques pour courant AC

33 SOLENOIDIN JA TOROIDIN MAGNEETTIKENTTÄ

Kapeakaistainen signaali

Ohjelmistoradio. Mikä se on:

Tiedonkeruu ja analysointi

Flash AD-muunnin. suurin kaistanleveys muista muuntimista (gigahertsejä) pieni resoluutio (max 8) kalliita

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2016)

1. Erään piirin impedanssimittauksissa saatiin seuraavat tulokset:

Opetuskalvot aiheesta pietsokontrollerit

Radiotekniikan perusteet BL50A0301

ELEC-A4130 Sähkö ja magnetismi (5 op)

SATE2180 Kenttäteorian perusteet Induktanssi ja magneettipiirit Sähkötekniikka/MV

SATE1120 Staattinen kenttäteoria kevät / 6 Laskuharjoitus 13: Rajapintaehdot ja siirrosvirta

Analogiapiirit III. Keskiviikko , klo , TS127. Jatkuva-aikaiset IC-suodattimet ja PLL-rakenteet

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät Välikoe

SATE2180 Kenttäteorian perusteet Faradayn laki ja sähkömagneettinen induktio Sähkötekniikka/MV

Jakso 8. Ampèren laki. B-kentän kenttäviivojen piirtäminen

Pakotettu vaimennettu harmoninen värähtelijä Resonanssi

1 Perussuureiden kertausta ja esimerkkejä

Laskuharjoitus 2 ( ): Tehtävien vastauksia

TOROIDIN MAGNEETTIKENTTÄ

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

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

S Elektroniikan häiriökysymykset. Laboratoriotyö, kevät 2010

Signaalien datamuunnokset

Tfy Fysiikka IIB Mallivastaukset

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Varatun hiukkasen liike

ELEC-C5070 Elektroniikkapaja (5 op)

Successive approximation AD-muunnin

Magnetismi Mitä tiedämme magnetismista?

A/D-muuntimia. Flash ADC

= ωε ε ε o =8,853 pf/m

Varatun hiukkasen liike

Spektri- ja signaalianalysaattorit

TÄSSÄ ON ESIMERKKEJÄ SÄHKÖ- JA MAGNETISMIOPIN KEVÄÄN 2017 MATERIAALISTA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Magnetismi Mitä tiedämme magnetismista?

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2015)

Elektroniikka, kierros 3

S Elektroniikan häiriökysymykset. Laboratoriotyö 1

Signaalit ja järjestelmät aika- ja taajuusalueissa

AS Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt

83950 Tietoliikennetekniikan työkurssi Monitorointivastaanottimen perusmittaukset

Esimerkki 1 Ratkaise differentiaaliyhtälö

SMG KENTTÄ JA LIIKKUVA KOORDINAATISTO

OPERAATIOVAHVISTIMET 2. Operaatiovahvistimen ominaisuuksia

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

Varatun hiukkasen liike

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät Välikoe

Mikrofonien toimintaperiaatteet. Tampereen musiikkiakatemia Studioäänittäminen Klas Granqvist

Kohina. Havaittujen fotonien statistinen virhe on kääntäen verrannollinen havaittujen fotonien lukumäärän N neliö juureen ( T 1/ N)

521384A RADIOTEKNIIKAN PERUSTEET Harjoitus 3

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Magneettikentät. Haarto & Karhunen.

Transkriptio:

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

Magneetti NMR-mittauksissa tarvitaan erittäin homogeenista (näytteen alueella 10-9 )ja voimakasta (muutama Tesla) magneettikenttää. Tähän tarvitaan suprajohtavia magnetteja. a)skemaattinen esitys subrajohtavasta NMRmagneetista. b) Avatussa magneetissa nähdän subrajohdekelat. Näyte sijoitetaan magneetin läpi kulkevaan putkeen.

Lähetin Lähetin osassa muodostetaan näytteeseen kohdistettava heräte Rf-pulssi (esim π/2 pulssi). Rf-referenssisignaali muodostetaan syntetisaattorissa (1) sen vaihetta voidaan muuttaa (2) sigaalin amplitudi ohjataan kytkimessä (3) lopuksi signaali vahvistetaan (5). (4) on pulssin vaiheen ja amplitudin ohjelmointi.

Vaiheen ja amplitudin ohjaaminen Esimerkki pulssin vaiheen ohjauksesta pulssiin ensin lisätään vaihe π/2 joka poistetaan myöhemmin. Pulssin amplitudi on aluksi 0 (kytkin auki) kytkin suljetaan (amplitudi vakio) ja lopuksi avataan jolloin amplitudi putoaa nollaan.

Esimerkkipulsseja Pulssin kestoa kutsutaan usein pulssin leveydeksi ja sitä merkitään τ P Kuva esittää vaihe ja amplitudiohjauksen yhdistämisellä muodostuvaa pulssia. Alin kuva esittää Rfsignaalia joka viedään vahvistimeen josta edelleen antennin kautta näytteeseen.

Vielä vaihesiirrosta Pulssin vaihesiirto määräytyy aikareferenssipisteessä annetusta vaiheesta eikä pulssi kytkemisajasta. Yllä molemmat pulssit ovat φ = 0 pulsseja

Duplexeri Duplexeri (suuntaerotin) ohjaa vahvistimesta tulevan signaalin näytteeseen ja näytteestä tulvan vastesignaalin vastaanottimeen

Mittalaite Näyte on mittalaitteessa homogeenisessa kentässä. Rf signaali muunnetaan radioaalloiksi jotka osuvat näytteeseen. Näytteenpyöritysmahdollisuus. Näytteen jäähdytys. Vastaanotinpiirit jäähdytetty 20K lämpötilaan herkkyyden parantamiseksi (kohinavaimennus). Kontrolloidun epägomogeenisuuden luominen kuvantamissovellutuksiin. Antennipiiri resonanssissa herätesignaalin kanssa. Herätinsignaalin kelan akseli kohtisuorassa homogeenista kenttää vastaan.

Vastaanotin Herätinsignaalin päätyttyä antennipiiri viritetään resonanssiin halutun ytimen Larmor taajuuden kanssa. Signaali johdetaan Duplexerin kautta vastaanottimeen. Tärkeimmät komponentit 6 esivahvistin 8 skaalaus Ω 0 = ω 0 ω ref jossa käytetään lähettimestä otettavaa referenssitaajuutta lisäksi suoritetaan analogia digitaali muunnos ADC Jotta suhteellisen taajuuden avulla esitettävä signaalin informaatio voidaan säilyttää täydellisenä se on esitettavä muodossa B 0 ( ) cos( Ω ) exp( λ ) sa t t t 0 s( t) = sa ( t) + isb ( t) exp ( i Ω λ ) t s t Ω t t 0 ( ) sin ( ) exp( λ ) { }

Analogia-digitaali muunnos AD-muuntimessa vastaanottimen havaitsema ajan funtiona muuttuva jännite ilmaistaan numerona. Signaalista otetaan näyte aikavälein τ sample sen käänteisarvo on näytteenottotaajuus tyypillisesti 4 MHz (solid state) 250 khz (liquid-state) NMR. Mittauspisteiden lukumäärä esitetään binäärilukuna.

Mittauksen Rf-piirit Vastaanotimessa voidaan signaaliin tehdä vihdesiirto samaan tapaan kuin lähettimessä. Rf-piirit voidaan monistaa, siten että samalla voidaan mitata useiden isotooppien NMR spektri. Kuvassa ainoa ei monistettava komponentti on antennipiiri.

Kenttägradientin ohjaus MRI-kuvausmenetelmässä tarvitaan epähomogeeninen magneettikenttä jotta kuvaan saadaan paikkaerottuvuus. Kolmiulotteisen kuvan aikaansaamiseksi tarvitaan epähomogeeninen kenttä useampaan suuntaan. Yleisesti kenttä koostuu homogeenisesta ja epähomogeenisesta osasta x = r e x z = r e z

Kenttägradienttikelat Kuva esittää kelaa, jossa silmukoiden virrat kiertävät vastakkaiseen suuntaan. Ylempi virtasilmukka luo lisää kenttää z- suuntaan alempi pienentää kenttää. Lopputuloksena kentän voimakkuus kasvaa z-akselin positiiviseen suuntaan. Huomaa että epähomogeeninen komponetti on suuresti liioiteltu homogeeniseen z-akselin suuntaiseen kenttään nähden

Epähomogeenisuus x-suuntaan Tässäkin homogeeninen komponetti on z- suuntaan. Silmukoilla luodaan vahvistuva kenttä x akselin positiiviseen suuntaán. Jälleen kenttäviivojen tiheyden muutos liioittelee epähomogenista osuutta. Kuvattaessa potilaita käytetään kenttägradientteja 10mT/m kuvattaessa mikroskooppisia näytteitä 1000mT/m.

Gradienttiohjelmointi Kentän epähomogeenisuudelle luodaan optimaalinen profiili ajan fuktiona. Numeerinen pulssifunktio muunnetaan analogiseksi kentän ohjauspulssiksi.