Language
Country/Area
No result found
Làm thế nào để giải phóng tiềm năng cộng hưởng từ tiềm ẩn bằng xung 180°? Khám phá những tiếng vang bí ẩn trong từ trường!
Trong công nghệ cộng hưởng từ, một hiện tượng quan trọng là "phản xạ spin", đây là tín hiệu hội tụ lại của từ hóa spin do áp dụng xung bức xạ điện từ cộng hưởng. Hiện tượng này đóng vai trò quan trọng trong cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) và chụp cộng hưởng từ (MRI) hiện đại. Tín hiệu NMR quan sát được sau xung kích thích ban đầu suy giảm theo thời gian, chủ yếu là do sự giãn spin và hiệu ứng không đồng nhất. Sự không đồng nhất này khiến các vòng quay trong mẫu tiến động ở các tốc độ khác nhau, ảnh hưởng đến tính ổn định của tín hiệu.
Trong trường hợp giãn spin, sự mất từ tính không thể đảo ngược dẫn đến sự giảm tín hiệu. Tuy nhiên, bằng cách áp dụng xung đảo ngược 180°, những hiệu ứng lệch pha không đều này có thể bị loại bỏ.
Lấy sự phân bố của nhiều độ dốc từ trường và độ dịch chuyển hóa học làm ví dụ, đây là những biểu hiện cụ thể của hiệu ứng không đồng nhất. Nếu sau một thời gian mất pha, một xung đảo ngược được áp dụng, sự tiến hóa không đồng nhất có thể được đảo pha lại, do đó tạo ra tiếng vang tại thời điểm 2t.
Bối cảnh lịch sử của Spin Echo
Hiện tượng tiếng vọng spin lần đầu tiên được Erwin Hahn phát hiện vào năm 1950 và hiện nay thường được gọi là tiếng vọng Hahn. Trong chụp MRI và MRI, dạng bức xạ được sử dụng phổ biến nhất là bức xạ tần số vô tuyến. Năm 1972, F. Mezei giới thiệu kỹ thuật tán xạ neutron phản xạ spin, có thể được sử dụng để nghiên cứu sóng spin và phonon trong tinh thể đơn. Với sự tiến bộ liên tục của công nghệ, nghiên cứu của hai nhóm vào năm 2020 cho thấy khi các cụm spin được ghép chặt với một bộ cộng hưởng, chuỗi xung Hahn có thể tạo ra một loạt tiếng vang tuần hoàn. Khám phá này chắc chắn mở rộng lĩnh vực tiếng vang spin. tiềm năng ứng dụng.
Nguyên lý của tiếng vang spin
Nguyên lý phản xạ spin bắt nguồn từ các thí nghiệm trước đó của Hahn, người đã phát hiện ra sự xuất hiện của phản xạ bằng cách áp dụng hai xung 90° để quan sát tín hiệu nhưng không áp dụng xung đo. Hiện tượng này đã được mô tả chi tiết trong bài báo năm 1950 của ông và được Carr và Percher khái quát hóa thêm, những người nhấn mạnh những ưu điểm của việc sử dụng xung đảo ngược 180°.
Chúng ta có thể hiểu rõ hơn về quy trình này bằng cách đơn giản hóa chuỗi xung thành các bước riêng lẻ.
Sự suy giảm tiếng vang spin
Các thí nghiệm phân rã tiếng vang Hahn có thể được sử dụng để đo thời gian giãn spin-spin (T2). Ở các khoảng xung khác nhau, cường độ của tiếng vang được ghi lại, phản ánh hiệu ứng mất pha không được xung đảo ngược tập trung lại. Trong những trường hợp đơn giản, tiếng vang cho thấy sự suy giảm theo cấp số nhân, thường được mô tả bằng thời gian T2.
Tiếng vọng kích thích
Bài báo năm 1950 của Hahn cũng trình bày một cách khác để tạo ra tiếng vang spin, đó là áp dụng ba xung 90° liên tiếp. Trong quá trình này, sau khi xung đầu tiên được áp dụng, vectơ từ hóa bắt đầu mở rộng để tạo thành cấu trúc "hình bánh kếp", trong khi xung thứ hai biến đổi cấu trúc thành không gian ba chiều và cuối cùng tiếng vang kích thích được quan sát thấy sau xung thứ ba. xung. .
Phản xạ photon
Ngoài tiếng vang spin, tiếng vang Hahn cũng có thể được quan sát ở tần số quang học. Bằng cách áp dụng ánh sáng cộng hưởng vào vật liệu có cộng hưởng hấp thụ không đồng nhất, hiện tượng phản xạ photon vẫn có thể tồn tại ngay cả khi từ trường bằng không.
Tiếng vọng quay nhanh
Chuỗi phản hồi quay nhanh (như RARE, FAISE hoặc FSE) là chuỗi phản hồi MRI có thể giảm đáng kể thời gian quét. Trong chuỗi này, các xung tần số vô tuyến được hội tụ lại 180° nhiều lần, với các gradient mã hóa pha được chuyển đổi nhanh chóng giữa mỗi lần phản hồi. Công nghệ này cải thiện đáng kể tốc độ chụp ảnh và trở thành một cải tiến công nghệ quan trọng trong lĩnh vực MRI.
Triển vọng tương lai
Với sự phát triển của công nghệ, phạm vi ứng dụng của cộng hưởng từ tiếp tục mở rộng và cộng đồng học thuật tiếp tục đào sâu nghiên cứu về tiếng vọng spin. Điều này không chỉ giúp cải thiện độ chính xác của hình ảnh y tế mà còn cung cấp những ý tưởng mới cho việc phát triển các vật liệu và công nghệ lượng tử mới. Vậy, chúng ta sẽ sử dụng những công nghệ này như thế nào để khai thác nhiều tiềm năng hơn trong tương lai?
