光纖溫度傳感器在核磁共振設(shè)備工作過(guò)程人體溫度監(jiān)控中的應(yīng)用

核磁共振成像（簡(jiǎn)稱NMRI），又稱自旋成像，也稱磁共振成像（簡(jiǎn)稱MRI），臺(tái)灣又稱磁振造影，香港又稱磁力共振成像，是利用核磁共振（簡(jiǎn)稱NMR）原理，依據(jù)所釋放的能量在物質(zhì)內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)環(huán)境中不同的衰減，通過(guò)外加梯度磁場(chǎng)檢測(cè)所發(fā)射出的電磁波，即可得知構(gòu)成這一物體原子核的位置和種類，據(jù)此可以繪制成物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖像。

磁共振成像是一種較新的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，國(guó)際上從一九八二年才正式用于臨床。它采用靜磁場(chǎng)和射頻磁場(chǎng)使人體組織成像，在成像過(guò)程中，既不用電子離輻射、也不用造影劑就可獲得高對(duì)比度的清晰圖像。它能夠從人體分子內(nèi)部反映出人體器官失常和早期病變。它在很多地方優(yōu)于X線CT。雖然X-CT解決了人體影像重疊問(wèn)題，但由于提供的圖像仍是組織對(duì)X射線吸收的空間分布圖像，不能夠提供人體器官的生理狀態(tài)信息。

當(dāng)病變組織與周圍正常組織的吸收系數(shù)相同時(shí)，就無(wú)法提供有價(jià)值的信息。只有當(dāng)病變發(fā)展到改變了器官形態(tài)、位置和自身增大到給人以異常感覺(jué)時(shí)才能被發(fā)現(xiàn)。磁共振成像裝置除了具備X線CT的解剖類型特點(diǎn)即獲得無(wú)重疊的質(zhì)子密度體層圖像之外，還可借助核磁共振原理精確地測(cè)出原子核弛豫時(shí)間T1和T2，能將人體組織中有關(guān)化學(xué)結(jié)構(gòu)的信息反映出來(lái)。

這些信息通過(guò)計(jì)算機(jī)重建的圖像是成分圖像（化學(xué)結(jié)構(gòu)像），它有能力將同樣密度的不同組織和同一組織的不同化學(xué)結(jié)構(gòu)通過(guò)影像顯示表征出來(lái)。這就便于區(qū)分腦中的灰質(zhì)與白質(zhì)，對(duì)組織壞死、惡性疾患和退化性疾病的早期診斷效果有極大的優(yōu)越性，其軟組織的對(duì)比度也更為精確。

原子核自旋，有角動(dòng)量。由于核帶電荷，它們的自旋就產(chǎn)生磁矩。當(dāng)原子核置于靜磁場(chǎng)中，本來(lái)是隨機(jī)取向的雙極磁體受磁場(chǎng)力的作用，與磁場(chǎng)作同一取向。以質(zhì)子即氫的主要同位素為例，它只能有兩種基本狀態(tài)：取向“平行”和“反向平行”，他們分別對(duì)應(yīng)于低能和高能狀態(tài)。精確分析證明，自旋并不完全與磁場(chǎng)趨向一致，而是傾斜一個(gè)角度θ。

這樣，雙極磁體開(kāi)始環(huán)繞磁場(chǎng)進(jìn)動(dòng)。進(jìn)動(dòng)的頻率取決于磁場(chǎng)強(qiáng)度。也與原子核類型有關(guān)。它們之間的關(guān)系滿足拉莫爾關(guān)系：ω0=γB0，即進(jìn)動(dòng)角頻率ω0是磁場(chǎng)強(qiáng)度B0與磁旋比γ的積。γ是每種核素的一個(gè)基本物理常數(shù)。氫的主要同位素，質(zhì)子，在人體中豐度大，而且它的磁矩便于檢測(cè)，因此最適合從它得到核磁共振圖像。

在純金屬銅中，核磁矩自發(fā)有序溫度約為10-7K，在T》10-4K時(shí)，核磁化強(qiáng)度M隨溫度的變化遵從居里定律`x=\frac{C}{T}=\frac{bb{M}}{bb{H}_0}`，式中H0是外加磁場(chǎng)，可見(jiàn)只要測(cè)出M后即可定出溫度T，從圖中顯示來(lái)看，設(shè)外場(chǎng)H0在z軸方向，磁化強(qiáng)度M與其同向，如果在y軸方向加一脈沖磁場(chǎng)Hy則合磁場(chǎng)為Hr=H0 Hy，此時(shí)M就繞著Hr進(jìn)動(dòng)，假設(shè)M進(jìn)動(dòng)到與z軸成θ角時(shí)，脈沖場(chǎng)退出，則M將繞H0進(jìn)動(dòng)，其在xy平面的投影Msinθ會(huì)在置于x軸方向上的接收線圈中感應(yīng)出正弦電壓。

由于核自旋之間的相互作用，θ角將逐漸減小，感應(yīng)電壓呈現(xiàn)出幅度衰減的正弦波形式，其初始幅度$V=\frac{4\piebb{H}_0^2rA\etaNsin\theta}{T}times10^{-18}$伏，其中A為接收線圈截面積，N為接收線圈匝數(shù)，η是待測(cè)溫體與線圈間磁耦合情況的填充因子，r是核的旋磁比。但關(guān)系式的分子部分全是常數(shù)，所以可以通過(guò)一個(gè)溫度固定點(diǎn)而被確定，它是mK級(jí)的溫度計(jì)。

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