دوزیمتری پرتو توسط کالریمتر

دوزیمتری پرتو توسط کالریمتر
دوز جذب می تواند مستقیماً با مشاهده آثار حرارتی ایجاد شده توسط پرتو یونیزان در ماده مورد نظر اندازه گیری شود . ولی در عمل مشکلات زیادی وجود دارد . اولین بار ( 1929 ) Stahel سعی کرد انرژی جذب شده در واحد حجم آب ، هنگامی که در معرض فوتونهای پرانرژی قرار دارند را با استفاده از ترکیبی از کالریمتر و یک اتاقک یونیزاسیون پرازآب اندازه گیری نماید . نتایج این اندازه گیری دقیق نبود .ولی در 1956 از یک کالریمتر برای اندازه گیری دوز جذب در جرم کم از ماده به طور موفقیت آمیز استفاده شد . اصولاً کالریمتر یک روش اساسی اندازه گیری دوز جذب است ، ولی غیر حساس بوده و معمولاً نیاز به وسائل پیچیده ای دارد ، به آسانی قابل حمل نبوده و به طور تجاری در دسترس نمی باشد ، به کندی عمل نموده و از زمانی که برای اندازه گیری تنظیم می شود مدتی طول می کشد تا به پایداری حرارتی برسد . در نتیجه کالریمتر معمولاً برای کارهای استاندارد و یا کاربردهای تحقیقاتی محدود می شود .

کالریمترها از نظر اندازه گیری به دو نوع هم دما ( ایزوترم ) و غیر هم دما تقسیم می شوند . کالریمترهای هم دما ، مانند کالریمتر یخی ، تغییرات فازی در یک درجه حرارت مشخص را که در اثر جذب انرژی به وجود می آید ، اندازه گیری می نمایند . حال آنکه کالریمترهای غیر هم دما مقدار انرژی جذب شده را توسط تغییرات درجه حرارت اندازه گیری نموده ، و معمولاً به دو صورت با درجه حرارت محیط ثابت و بی دررو ( آدیاباتیک ) مورد استفاده قرار می گیرند .
اندازه گیری دوز جذب پرتو معمولاً توسط یک سیستم مناسب غیر هم دما که از اصول هر دو روش آن استفاده نموده و کالریمترهای شبه بی دررو نامیده می شود ، انجام می گردد .
کالریمترهای هم دما : 
از دیر باز برای اندازه گیری فرآیندهای حرارتی طولانی مدت استفاده می شده است . مخلوط آب و یخ جدا شده از محیط اطراف ، قادر است درجه حرارت ثابت و تکرارناپذیری تا حدود ˚C4-10 را ایجاد نماید . در این گونه کالریمترها ماده جاذب انرژی مخلوط آب و یخ بوده که عملاً هیچگونه تبادل انرژی با پوشش آب_یخ اطراف آن نداشته و با جذب انرژی تغییراتی در حجم یخ کالریمتر در اثر تغییر فاز یخ به آب به وجود می آید . بنابراین چنانچه آب و یخ در تعادل ترمودینامیکی باشند ، مقدار یخی که تغییر فاز می دهد متناسب با انرژی توزیع شده در ماده جاذب است . این نوع کالریمترها در اندازه گیری های میکروکالیمتری( برای اندازه گیری اشعه ) مناسب نیستند .
کالریمترهای غیر هم دما :
الف _ با توجه حرارت محیط ثابت : در این نوع کالریمترها ماده جاذب انرژی در پوششی با درجه حرارت ثابت و یکنواخت محصور بوده و معمولاً از آن برای اندازه گیری فرآیندهای حرارتی کوتاه مدت ، خصوصاً با تندی ثابت استفاده می شود . مزیت این کالریمترها در این است که انرژی مبادله شده توسط جاذب کالریمتر با پوشش توسط قوانین شار انرژی قابل محاسبه و اصلاح است . برای پوشش درجه حرارت ثابت معمولاً از مخلوط آب و یخ استفاده می شود .
ب _ کالریمترهای بی دررو : چنانچه جسمی هیچگونه تبادل حرارتی با محیط نداشته باشد ، بنا به تعریف تعادل بی دررو دارد . و این در صورتی است که درجه حرارت جسم و محیط اطرافش همواره یکسان باشد . در یک سیستم کالریمتری چنانچه تغییرات درجه حرارت در اثر اتلاف حرارت نسبت به درجه حرارت قابل اندازه گیری ناچیز باشد ، عملاً آن را سیستم بی دررو می نامند . در این سیستم ها ماده ای که دوز جذب در آن اندازه گیری می شود ، به نام ماده جاذب یا عنصر حرارتی ، با توده ای از مواد ، معمولاً به نام پوشش ، محصور شده و مجموعه در داخل جرم بیشتری از مواد به نام محافظ محصور  وجدا می شود . بسته به نحو کار کالریمتر در داخل یا برخی قسمتها ، اعم از عنصر حرارتی ، پوشش و حفاظ وسایل حساس به درجه حرارت ( ترمیستر یا ترموکوپل ) و گرم کن الکتریکی نصب شده است . با استفاده از این وسائل پوشش اطراف ماده جاذب به گونه ای کنترل می شود که همواره درجه حرارت ماده جاذب را داشته باشد . مزیت این سیستم ها کاهش اتلاف حرارتی و اشکال آن عدم امکان ارزیابی یا اصلاح این اتلاف ، هر چند جزئی ، می باشد .
ج – کالریمترهای شبه بی دررو : در این سیستم برای کاهش اتلاف حرارت ، درجه حرارت پوشش به گونه ای تغییر داده می شود که همواره تبادل حرارتی با ماده جاذب کالریمتر ناچیز باشد . به علاوه در این سیستم می توان اتلاف حرارتی هر چند ناچیز را با استفاده از منحنی درجه حرارت _ زمان در عنصر حرارتی ارزیابی نمود . اصول این نوع کالریمتر را می توان به راحتی با شکل شماتیکی10-1 توضیح داد . ملاحظه می شود عنصر حرارتی ( ماده جاذب کالریمتر ) توسط پوشش احاطه شده و تغییر درجه حرارت پوشش توسط حفاظ اطراف آن و از طریق یک مکانیزم کنترلی بیرونی انجام می شود . در این شکل منحنی های تغییرات درجه حرارت ماده حاجب ، پوشش و حفاظ اطراف آن نسبت به زمان برای یک اندازه گیری کالریمتری نشان داده شده است .
درجه حرارت حفاظ قبل از آغاز اندازه گیری برای مدتی ثابت نگه داشته می شود تا درجه حرارت ماده جاذب و پوشش ان نیز به درجه حرارت تعادل برسد . چنانچه این زمان به قدر کافی باشد ، میزان تغییرات درجه حرارت به مقادیر بسیار ناچیزی کاهش می یابد . به عبارت دیگر مبادله حرارت با پوشش ناچیز می شود . در این لحظه می توان تابش پرتو به کالریمتر را آغاز نمود . همزمان با تابش پرتو با تندی معین ، بایستی درجه حرارت پوشش نیز با اعمال انرژی با همان تندی افزایش یابد. زیرا چنانچه افزایش میزان درجه حرارت در هر دو یکسان باشد ، مبادله حرارت کماکان ناچیز باقی می ماند . برای این کار درجه حرارت حفاظ در طول تابش پرتو بایستی درجه حرارت ماده جاذب را به طور خطی تعقیب نموده و با همان تندی افزایش یابد . کنترل بی دررو درجه حرارت حفاظ می تواند به طور دقیق توسط کنترل فیدبک خودکار انجام شود .

در انتهای زمان تابش اشعه ، به طور همزمان کلیه اعمال حرارتی قطع می شود . در این حالت سیستم در وضعیت جدیدی از حالت تعادل بوده و می تواند اندازه گیری جدیدی را شروع نماید . در صورت کنترل صحیح درطول اندازه گیری مبادله ناجیز حرارت نبایستی تغییر نماید . اگر مبادله حرارتی بین ماده جاذب و پوشش در آغاز آزمایش صفر بوده و میزان افزایش درجه حرارت در هر دو دقیقاً یکسان باشد، سیستم آدیاباتیک کامل بوده و نیازی به هیچگونه اصلاحی ندارد . ولی عملاً آغاز  آزمایش مبادله حرارتی ناچیزی وجود داشته و میزان افزایش درجه حرارت جاذب و پوشش و حفاظ کاملاً یکسان تنظیم نمی شود ، بنابراین در انتهای اندازه گیری مبادله حرارتی متفاوتی وجود دارد . با ثبت منحنی های درجه حرارت –زمان در کالریمتر و مشخص شدن سابقه درجه حرارت پوشش ، هر گونه اتلاف انرژی می تواند ارزیابی شده و اصطلاحاً مربوط به آن در محاسبه دوز جذب اعمال شود .
کالریمتری که در 1956 برای اندازه گیری دوز جذب استفاده شد ، یک کالریمتر همگن بود که به روش شبه بی دررو عمل می نمود . در این نوع کالریمترها جرم کمی از ماده جاذب با جرم بیشتری از همام ماده محصور شده و به وسیله یک شکاف باریک و تخلیه شده از هوا از نظر حرارتی جدا می گردد . پوشش به نوبه خود با جرم بیشتری از مواد به صورت حفاظ محصور و جدا می شود . هنگام تابش به روش شبه بی دررو عمل شده و درجه حرارت پوشش دقیقاً درجه حرارت عنصر حرارتی را تعقیب می نماید . با افزایش درجه حرارت پوشش تا درجه حرارت عنصر حرارتی ، می توان اتلاف حرارتی آن را کاهش داد . اتلاف حرارت از پوشش به طرف حفاظ پدیده مرتبه دوم است . در این کالریمترها هنگام درجه بندی مقدار معینی انرژی حرارتی به گرم کن نصب شده در عنصر حرارتی داده  می شود .
چنانچه عنصر حرارتی در کالریمتر آب با ظرفیت حرارتی ویژه در حدود J/kg˚C4200 باشد ، برای دوز جذب 2 گری ( rad 200 )‌، معادل دوز جذب روزانه در یک نمونه رادیوتراپی ، افزایش درجه حرارت برابر ˚C 0005/0 خواهد بود . برای اندازه گیری این درجه حرارت با دقت 1% بایستی سیستم اندازه گیری قادر به آشکارسازی تغییرات درجه حرارت تا حدود چند میلیونیم درجه سانتی گراد باشد . اگر ماده تحت تابش مانند بسیاری از کالریمترها کربن باشد ، افزایش درجه حرارت حدود 6 مرتبه بزرگتر خواهد بود ، ولی هنوز اندازه گیری دقیق دارای مشکلاتی می باشد . در اندازه گیری مقدار کم انرژی ، یک تبادل بسیار ناچیز حرارت بین جرم جدا شده با محیط اطرافش می تواند تاثیر قابل توجهی بر روی اندازه گیری داشته باشد . چنانچه برای بهتر مشخص نمودن نقطه اندازه گیری عنصر حرارتی کوچک ساخته شود ، نسبت سطح به حجم آن افزایش یافته و این امر سبب تشدید پدیده تبادل حرارتی می شود . در عمل دلایل دیگری هم برای عدم کاهش جرم عنصر حرارتی وجود دارد . همان گونه که قبلاً ذکر شد ، عنصر حرارتی نیاز به ترمیستور و گرم کن دارد و اینها از موادی متفاوت با آن ساخته شده و بنابراین پرتو را به طریقه دیگری جذب می نمایند . بنابراین جرم عنصر حرارتی در مقایسه با جرم مواد داخل آن بایستی بزرگ باشد تا سبب اختلال جدی در اندازه گیری ها نشود .
پیچیدگی بیشتر به خاطر آن است که تمام آثار حرارتی در عنصر حرارتی الزاماً به خاطر انرژی انتقالی ، آن گونه که در تعریف دوز جذب ذکر شده ، نمی باشد . تابش می تواند در عنصر حرارتی تغییرات شیمیایی حرارت زا یا حرارت گیر ایجاد نماید و یا انرژی می تواند در شبکه کریستالی ذخیره شود . جنس عنصر حرارتی می بایستی با دقت انتخاب شود به طوری که دارای نقص حرارتی ناچیز و یا دقیقاً شناخته شده باشد . معادله اصلی که دوز جذب D ، در یک نقطه در عنصر حرارتی را با انرژی آزاد شده Eh  به صورت حرارت ، و انرژی ذخیره شده Es به صورت شیمیایی یا فیزیکی ، در عنصر حرارتی ارتباط می دهد ، به صورت زیر است :
 
Es نقص حرارتی نامیده شده و چنانچه انرژی در شبکه کریستالی ذخیره شده و یا یک واکنش انرژی خواه به وجود آید مثبت است . مقدار آن برای واکنشهای انرژی زا منفی می باشد . از این جهت مواد ساده مانند فلزات یا کربن کمترین مشکل را دارند .
چنانچه ماده کالریمتر متفاوت از ماده ای باشد که در نظر است دوز جذب در آن به دست آید ، انتقال دوز جذب از ماده کالریمتر به ماده مورد نظر دارای مشکلاتی می باشد . اولاً مواد متفاوت به طرق مختلف برروی میدان تابش تاثیر گذاشته و تولید شارهای تابشی متفاوتی در دو ماده می نماید . ثانیاً بر طبق ضرائب جذب انرژی و قدرت توقف در مواد مختلف ، نسبتهای مختلفی از انرژی تابشی جذب می شود . مشکل دوم در تمام دوزیمترهائی که مواد جاذب آنها متفاوت از ماده دوزیمتر است ، مشترک می باشد .
ساختن کالریمترهای دوز جذب مشکل است ، زیرا از چندین قسمت ساخته شده که می بایستی از یکدیگر از نظر حرارتی نارسانا بوده ولی تمامی آنها دارای سیمهای الکتریکی برای سنسورهای درجه حرارت و المانهای حرارتی می باشند . یک کالریمتر ساده دوز جذب آب توسط ( 1980 ) Domen معرفی شده که اساساً شامل یک ترمیستور با قطر mm2/0 بین دو لایه بسیار نازک پلی اتیلن می باشد ، و به طور افقی در داخل چهارچوب پلاستیکی نصب شده و درداخل یک تانک آب جدا قرار می گیرد . پرتو از بالا به سطح آب می تابد و بنابراین لایه پلی اتیلن مانع از جابه جایی آب در اثر گرادیان حرارتی در داخل تانک می شود . نفوذپذیری حرارتی کم آب ، امکان اندازه گیری تندی دوز جذب در آن را تا حدود Gy.min-1 4 ( 400 راد در دقیقه‌ ) با دقت 5% فراهم می نماید . اندازه گیری با این وسیله پس از توسعه در ساختمان و نحوه کار آن مقادیر دوز جذب پرتوCo 60  را حدود 5/3 % بیشتر از مقادیر اندازه گیری شده با کالیمتر کربنی نشان می دهد . این اختلاف به نقص حرارتی در آب مربوط شده و استفاده بیشتر از کالیمترهای آبی نیاز به تحقیقات بیشتر در زمینه نقص حرارتی دارد .
در دوزیمتری به روشهای کالریمتری مشکلات اصلی عدم حساسیت آنها و کمی اطمینان از تبادل حرارتی ناچیز بین عنصر حرارتی و محیط اطرافش در شرایط آزمایش می باشد . در حالتهای ویژه ای این مسائل می تواند نادیده گرفته شود . مثلاً هنگام اندازه گیری پرتوهای شدید در پرتو پالسی می توان از کالریمتر استفاده نمود . زیرا مقدار زیادی انرژی برای جذب شدن وجود داشته و زمان تابش به قدری کوتاه است که فرصت کمی برای تبادل حرارتی وجود دارد . البته برای اندازه گیری تندی دوز جذب از روشهای دیگری استفاده می شود . به هر حال از دوزیمتری به روش کالریمتری در بخش کوچکی از اندازه گیری ها استفاده شده و بایستی روشهای دیگری با حساسیت بیشتر مورد مطالعه قرار گیرد .

 

مقالات مهندسی هسته ای و پرتوپزشکی

مقالات مهندسی هسته ای و پرتوپزشکی

سرطانزایی تابش
توموگرافی فعالسازی با نوترون
نگاهی به فعالیتهای‌ هسته‌ای‌ ایران‌ و دستیابی‌ به‌ فناوری‌ هسته‌ای‌
فیزیک مدرن و کوانتم
سوخت هسته ای
نمك سبز برای كلاهك هسته‌ای، سوژه تازه‌ترین گزارش البرادعی
نرم افزار تغییر واحد
واکنش های هسته ای Reactions Nuclear
استفاده از سقف های گنبدی شکل در نیروگاه های هسته ای
ساخت بمب اتم پنهانی در ایران ممكن نیست
شکافت هسته‌ای
قدرت نفوذی تشعشعات رادیواکتیو
اصول کار سیکلوترون
ضرورت تأسیس مركز PET در ایران
مواد مورد نیاز در راکتورهای هسته‌ای
واحدهای اندازه گیری تشعشع
شتاب دهنده ها ۱
اطلس آناتومی آنلاینOnline Anatomy Atlas
آشکارسازها ۱
سطح انرژی هسته‌ای
آثار دیررس تابش در اندامهای بدن
آشنایی با فعالیت های سازمان انرژی اتمی ایران(2)
فوتوتراپی
مادون قرمز از نجوم تا طب
رادیو ایزوتوپ
سالیابی هسته‌ای
برنامه هسته ای ایران
تروریسم هسته ای: سلاح برای فروش یا سرقت؟
سوخت هسته ای
كلاهك هسته‌ای
MRI چیست ؟
حفاظت در برابر پرتوزاها
سی تی اسکن(CT-SCAN) چیست؟؟
ایران و این ۶ راکتور هسته ای
Division of Human Health
Nuclear Data Section
اورانیوم آری سلاح نه!
انفجار های هسته ای
بزرگترین شتابدهنده دنیا
انرژی نجات بخش هسته‌ای
Uranium
کاربردهای انرژی هسته ای
صنایع در سایه رادیو ایزوتوپ ها ایمن ترند
تریتیم
سلول سرطانی مهرهای گردنی
همجوشی خورشیدی
اشعه گاما
فاصله ایران با بمب اتم، هفده سال یا دو هفته؟
آشنایی با فعالیت های سازمان انرژی اتمی ایران ۱
راز سانتریفیوژهای جمهوری اسلامی
مولد آبشاری
PET Scan
عکس های هوایی از تاسیسات هسته ای ایران
ساختار نیروگاه های اتمی جهان
اورانیوم و انرژی هسته ای ۱
چگونگی اسکن قلب
دوربین گاما
چرخه سوخت هسته‌اى
مواد مورد نیاز در راکتورهای هسته‌ای
کاربردهای علوم و تکنولوژی هسته ای
جدول تناوبی با خواص بسیار
پزشکی هسته ای
ایزوتوپ های اورانیوم
کاربرد راکتورهای هسته ای
تصو یربرداری پزشکی
کاربرد رادیو داروها
نیروگاه چرنوبیل و راکتور کولپس کرده آن
رادیو بیولوژی
استفاده صلح آمیز از انرژی هسته‌ای
بمب هیدروژنی
بمب هسته ای
زباله‌ هسته‌ای
نگاهی به جدیدترین طرح تولید انرژی در قرن بیست و یكم
ذرات بنیادی واقعی
اشعه مادون قرمز
اشعه فرابنفش
ذرات بنیادی
اشعه ایکس
واکنش های هسته ای Reactions Nuclear
عالم نامریی
ایران هسته ای از دید آژانس
پزشکی هسته ای
پزشکی هسته‌ای و رادیو داروها
شکافت در طبیعت
تولید انرژی از خورشید
فیزیک پزشکی
شتاب دهنده ذرات
آشکار سازی ذرات
اصطلاحات در فیزیک هسته ای :
گاهشمار رویدادهای مهم در فیزیک هسته ای
انرژی مهمترین هدف مراکز هسته ای جمهوری اسلامی
اثر تابش بر ماده
چگونه بمب اتم بسازیم؟؟
فن‌آوری هسته‌ای
همه چیز درباره اورانیوم
آزمون تئوری نسبیت : حق با انیشتین بود
بیگ بنگ - انفجار بزرگ منشا پیدایش کائنات
از بمب اتم بیشتر بدانیم
آیا ضد ماده (پاد ماده) وجود دارد ؟

سونوگرافی و درمان بیماریها

سونوگرافی و درمان بیماریها

سونوتراپی

سونوتراپی عبارت است از درمان دردها و سایر مشکلات با استفاده از امواج اولتراسوند. استفاده از امواج اولتراسوند در درمان پیش از استفادة آن در تشخیص مطرح بوده است. همانطور که می‌دانید امواج اولتراسوند امواجی مکانیکی می‌باشند و لذا این ارتعاشات مکانیکی درون بافت باعث تولید حرارت می‌شوند و این حرارت است که می‌تواند تسکین دهنده باشد. با استفاده از روش سونوتراپی ما می‌توانیم بافتهای نیمه عمقی نظیر مفاصل، تاندون‌ها، لیگامان‌ها، عضلات و ... را درمان کنیم. همچنین این روش در ترمیم شکستگی استخوان نیز کاربرد زیادی دارد. از مواردی که سونوتراپی به صورت درمان اختصاصی به کار می‌رود می‌توان به درمان فلج عضلات صورت اشاره کرد. در این بیماری به دلیل اینکه استفاده از روشهای معمول فیزیوتراپی باعث تبخیر آب چشم می‌شوند می‌توان به راحتی با استفاده از سونوتراپی حرارت را فقط در عمق مورد نظر ایجاد نمود.

قبل از اینکه وارد بحثهای فیزیکی سونوتراپی شویم باید اشاره کنیم که آخرین گزارشAIOM (American Institute of Medicine) که کمیته بین المللی روشهای اولتراسوند است اعلام می‌دارد که شدتهای تشخیصی و درمانی که در حال حاضر استفاده می‌شوند هیچ گونه اثر قابل توجه بر بیماران ندارند. البته شاید در آینده آثاری مشخص شوند ولی در هر صورت استفاده محتاطانه از این امواج در حال حاضر بی‌خطر است.

پارامترهای تابش‌دهی:

همانطور که در بالا نیز اشاره کردیم امواج اولتراسوند امواجی مکانیکی هستند. معمول‌ترین راه برای سنجش امواج اولتراسوند تراکم فضایی توان صوتی یا شدت صوت است ولی به دلیل اینکه امواج اولتراسوند در دو حالت یا مد(mode) پیوسته و پالس استفاده می‌شوند لذا شدت صوتی در هر یک از این دو مد متفاوت خواهد بود. در مد پیوسته امواج به صورت دائم در زمان معین منتشر می‌شوند و انتشار این امواج در بافت تغییرات کمی ایجاد می‌کند. در این مد شدت متوسط فضایی بیم و بیشترین شدت بیم(Max peak) مورد توجه هستند.

مد پیوسته در سیستمهای سونوکیت ( برای بررسی ضربان قلب جنین)، داپلر پیوسته، سونوتراپی و دانسیتومتری استخوان استفاده می‌شود.

در مد پالسی، در یک محدوده زمانی موج داریم و سپس امواج قطع می‌شوند. در این مد دو پارامترPD(Pulse Duration) وPRF (Pulse Reapeatation Frequency) مهم هستند.

در این حالت با گذشت زمان شکل موج فرق می‌کند لذا متوسط زمانی باریکه مهم است.

سیستم‌های پالس را به صورت دیگر، زمان روشن و خاموش نیز معرفی می‌کنند. اغلب دامنه موجهای ما یکسان نیست بلکه یک فرکانس مرکزی دارند. در سیستم‌های پالس عمق نفوذ امواج بهPRF بستگی دارد. هر چه این فرکانس بیشتر باشد عمق کمتری قابل بررسی است. فرکانس مورد استفاده در درمان حدوداً 10000 است که عمق حدودcm 5/7 را درمان می‌کند.

در سیستم پالس پارامتر دیگری تحت عنوانDuty Factor داریم که عبارتست اززمانon بودن سیستم به زمان off بودن آن . در سیستمهای فعلی سونوتراپیDuty Factor در حدود 3-10- 2-10 متغیر است یعنی مثلاً 1/0% روشن است و در بقه زمان خاموش می‌باشد.Duty Factor در برآورد آثار بیولوژیک مهم می‌باشد.

همانطور که گفتیم موج صوتی در بافت فشار صوتی ایجاد می‌کند یعنی باعث تولید انقباضات و انبساطات مختلف در بافت می‌شود. لذا دو فشار تعریف می‌شود: فشارMax فشاری است که باعث انقباض می‌شود و فشارMin فشاری است که انبساط ایجاد می‌کند. فشار انقباض می‌تواند باعث ایجاد پدیده حفره‌سازی شود. لذا دو فشار داریم:

1-     قله فشار انقباض (Pc) کهMax فشار انقباض است.

2-     قله فشار انبساط (PR) کهMin فشار است و با علامت منفی مشخص می‌شود.

این دو فشار را در هر دو حد پیوسته و پالس داریم.
 

شدت:

شدت عبارتست از تراکم فضایی توان. در سیستمهای تشخیصی توان بینmW 10-1 است. در کاربردهای درمانی شدت در مد پالس3W/cm2 و در مد پیوستهW/cm2 2-0 می‌باشد. در سیستمهای متوسط زمانی توان تعریف می‌شود که با رابطه توان حداکثرDuty Factor مشخص می‌شود.

ترانسدیوسر: ترانسدیوسرها در سونوتراپی مشابه کاربردهای تشخیصی از کریستال پیزوالکتریک تشکیل شده‌اند. فرکانس‌های مورد استفاده در درمان در حدودMHZ 3-2 می‌باشد. کریستال پیزوالکتریک در دو راستا ارتعاش می‌نماید: 1- ارتعاش در راستای جلو و عقب کهrebound نام دارد. 2- ارتعاش در کناره کریستال کهSWR (Side Wall Radiation) نامیده می‌شود.

درروش تشخیصی فقط از امواجrebound استفاده می‌شود ولی در درمان تفاوتی در استفاده از دو موج نیست. امواجSWR از نقطه نظر آثار بیولوژیکی اهمیت می‌یابند. به دلیل اینکه در هنگام درمان با امواج اولتراسوند، ترانسدیوسر، دست اپراتور و عضو مورد درمان بیمار در آب قرار دارند تا محیطی مناسب برای انتشار و انتقال امواج از ترانسدیوسر به عضو مورد درمان فراهم شود امواجSWR در دست اپراتور جذب می‌شود و با گذشت زمان می‌توانند آثار بیولوژیک ایجاد نمایند. به همین دلیل توصیه شده است تا شدت این امواج کمتر از10mW/cm2 باشد. در ترانسدیوسرهای درمانی، کریستال پیزوالکتریک به صورت یکپارچه است و با استفاده از یک کولیماتور که از جذب ماده‌ای جاذب امواج اولتراسوند نظیر پلیمرهای کربن است، میدان را به اندازه دلخواه درمی‌آورند.

چند تعریف در سونوتراپی:

ضریب جذب:

بیانگر میزان جذب امواج اولتراسوند در بافت است. حالت ایده‌آل این است که امواج به صورت کامل جذب شوند ولی به هر حال به دلیل پدیده‌هایی همچون اسکترینگ، انعکاس و ... این حالت رخ نمی‌دهد. همچنین بسته به نوع بافت ضرایب جذب در آنها متفاوت است. در ضمن میزان فرکانس نیز ضریب جذب را تغییر می‌دهد. به عنوان مثال در فرکانسی برابر1MHZ ضریب جذب برای استخوانneper/cm 22/3، پوستn/cm 62/0، آبn/cm 0006/0 و خونn/cm 028/0 می‌باشد.

در واقع با افزایش چگالی بافت اتلاف انرژی صوتی در آن بیشتر می‌شود که این پدیده در درمان مفید است.

عمق نیم جذب،HVD (Half Value Depth) :

 عمقی است که شدت صوت در آن به نیمی از مقدار اولیه کاهش می‌یابد و مقدار آن از رابطه HVD=0.693/a    بدست می‌آید که در این رابطهa ضریب جذب می‌باشد.

عمق ویژه:

عمقی است که شدت موج به 15% مقدار اولیه برسد و از رابطةP=2.3/a   بدست می‌آید و در این رابطهa ضریب جذب می‌باشد.

محیط تماسی(Contact Medium):

محیط تماسی محیط بینTransducer و بافت می‌باشد. محیط تماسی باید محیطی باشد که امپدانس آکوستیکی آن مابین امپدانس آکوستیکی ترانسدیوسر و بافت باشد تا اجازة عبور امواج را بدهد. یکی از مواد مناسب برای این منظور آب است. البته باید از آب بدون گاز (جوشیده) و استریل استفاده کرد. البته امروزه ژلهای گوناگون مخصوص این کار نیز ساخته شده‌اند. در هر صورت هر ماده‌ای که به عنوان یک محیط تماس به کار می‌رود باید دارای خصوصیاتی باشد. از جمله اینکه استریل باشد، توسط پوست جذب نشود، ایجاد رنگ نکند، حاوی میکروارگانیسم‌ها نباشد، اثرات سردی، گرمی و شیمیایی نداشته باشد، بدون گاز باشد و اینکه میزان عبور صورت از درون آن زیاد باشد.

به طور کلی امواج اولتراسوند را به دو صورت به بافت منتقل می‌کنند:

1-     تماس مستقیم که در آن از ژل بین بافت و تراسدیوسر استفاده می‌شود.

2-     درمان غیر مستقیم که معمولاً درمان زیر آب است و معمولاً برای سطوح با اشکال نامشخص نظیر انگشتان پا از آن استفاده می‌شود.

همچنین حرکتHead درمانی نیز به دو صورت است:

1-     روش دینامیک که در آن پروب را مرتب حرکت می‌دهیم. این روش این مزیت را دارد که باعث اتساع نقطه‌ای شریانها نمی‌شود. بافت در نقطه‌ای میدان تابش قرار می‌دهیم که شدت بسیار بالاست وHead درمانی را با حرکاتی آرام به صورت دایره یا انتقالی حرکت می‌دهیم.

2-     روش استاتیک که در این روش پروب ساکن است و امواج را با شدت بالا به ناحیه مورد نظر می‌تاباند.

مرکز اتمی دانشگاه تهران؛ پیشاهنگ فعالیتهای علمی و پژوهشی هسته ای ایران

مرکز اتمی دانشگاه تهران؛ پیشاهنگ فعالیتهای علمی و پژوهشی هسته ای ایران

نخستین گام جدی در استفاده از علوم و تکنولوژی هسته ای در ایران، در سال 1335 (1956) برداشته شد. دانشگاه تهران در آن سال، مرکزی را تحت عنوان "مرکز اتمی دانشگاه تهران" برای آموزش و پژوهش هسته ای در کشور پایه گذاری کرد

علیرغم پیشرفت همه جانبه علوم و فنون هسته ای در نیم قرن گذشته، هنوز این تکنولوژی در افکار عمومی ناشناخته مانده است.  وقتی صحبت از انرژی اتمی به میان می آید، اغلب مردم ابرقارچ مانند حاصل از انفجارات اتمی و یا راکتورهای اتمی برای تولید برق را در ذهن خود مجسم می کنند و کمتر کسی را می توان یافت که بداند چگونه جنبه های دیگری از علوم هسته ای در طول نیم قرن گذشته، زندگی روزمره او را دچار تحول نموده است. اما حقیقت  این است که در طول این مدت در نتیجه تلاش پیگیر پژو هشگران و مهندسان هسته ای، این تکنولوژی نقش مهمی را در ارتقاء سطح زندگی مردم، رشد صنعت و کشاورزی و ارائه خدمات پزشکی ایفاء نموده است. هر چند امروز پیشرفتگان درعرصه این تکنولوژی همچنان با هدف انحصار آن بر گمراهی افکار عمومی و ایجاد واهمه از آن اصرار دارند.

 

سه سال بعد از طرح آیزنهاور، رییس جمهور وقت آمریکا (1953) تحت عنوان " اتم برای صلح "، اولین قدم جدی در زمینه استفاده از علوم و تکنولوژی هسته ای در ایران در سال 1335 (1956) برداشته شد.
درآن سال، دانشگاه تهران مرکزی را تحت عنوان "مرکز اتمی دانشگاه تهران" برای آموزش و پژوهش هسته ای در کشور پایه گذاری کرد.
مرکز اتمی دانشگاه تهران نیز در کنار تلاش خود برای شناساندن اتم و انرژی اتمی، نمایشگاهی  تحت عنوان " اتم برای صلح " دایر نمود که تا برداشت مردم را نسبت به انرژی هسته ای که آن را معادل ویرانی و جنگ قلمداد می کردند، تصحیح نماید.

چندی بعد در سال 1337(1959) به پیشنهاد دانشگاه تهران، ساخت یک راکتور اتمی در دستور کار هیات دولت قرار گرفت و به تصویب رسید تا بلافاصله رییس جمهور وقت آمریکا ( آیزنهاور) جهت تبلیغ طرح خود ( اتم برای صلح ) یک راکتو اتمی به ایران هدیه نماید. عملیات ساختمانی راکتور دانشگاه تهران در (1961) 1340 آغاز و در آبان ماه (1967) 1346 عملا مورد بهره برداری قرار گرفت.

ظرفیت این راکتور 5 مگاوات بود و با سوخت اورانیوم بسیار غنی شده 93 درصد که تا سال (1979) 1357 از طرف آمریکا تامین شد، کار می کرد. در کنار این راکتور، دولت آمریکا تاسیسات  مربوط به Hot  Cell را نیز جهت جداسازی پلوتونیوم در اختیار ایران قرار داد. بنابراین در مجموع در دهه 1330 و 1340 ، ایران مجهز به یک راکتور اتمی 5 مگاوات، سوخت اورانیوم بسیار غنی شده 93% و تجهیزات Hot  Cell  جهت جداسازی پلوتونیوم شده بود.

دکتر علی اصغرآزاد از بنیانگذاران سازمان انرژی اتمی ایران در زمینه راه اندازی راکتور اتمی دانشگاه تهران می گوید: طبق قرارداد بین دانشگاه تهران و کمپانی A.M.F کلیه عملیات نصب ماشین آلات و وسایل کنترل راکتور به عهده کمپانی مزبور و کلیه کارهای ساختمانی بنای راکتور به عهده مقاطعه کاران ایرانی بود. با وجودی که از آغاز کار همه روزه عده معدودی از کارشناسان مرکز، عملیات نصب راکتور را از نزدیک تعقیب می نمودند. در آخرین مراحل نصب راکتور یعنی در موقعیکه نصب دستگاههای کنترل راکتور و همچنین سیستمهای تصفیه آب استخر و ماشین آلات تهویه راکتور شروع شده بود. بدون هیچ مقدمه ای از ورود کارشناسان مرکز به محوطه کارگاه جلوگیری به عمل آمد. مقاطعه کاران به بهانه دخالت کارشناسان مرکز در کارها و امکان اخلال در پیشرفت عملیات ساختمانی این تصمیم را با روشی توام با خشونت به کارشناسان مرکز، ابلاغ و وسایل دفتری آنها را راسا به فضای باز خارج از محوطه کارگاه منتقل نمودند.

از آن روز، کارشناسان به کارگاه راه نیافتند تا روزی که عملیات نصب ماشین آلات راکتور خاتمه یافت و آماده تحویل به مرکز اتمی گردید. درست در همین موقع کارشناسان AMF که برای نصب و تحول راکتور در تهران بودند، بدون دادن کوچکترین آموزش به کارشناسان مرکز بکلی خود را کنار کشیدند و امید به این بستند که از ناتوانی علمی و فنی کارشناسان مرکز سود جسته و امضای قرارداد دیگری را برای اداره موقت امور راکتور بر دانشگاه تحمیل نمایند. ولی چنین نشد چون کارشناسان ایرانی مرکز در مواجهه با این امر ناتوانی نداشتند، بلکه در حد ممتازی از توانایی برخوردار بودند. تیمی کوچک ولی کارآمد از هشت تا 10 نفر از جوانان با شهامت و آماده به کار قدم پیش نهادند. از مشکلات و امکان مخاطرات نهراسیدند و در مدتی که برای کارشناسان AMF بسیار غیرمنتظره بود، مسائل پیچیده راه اندازی یک راکتور هسته ای را یکی پس از دیگری حل کردند.
لحظات پرهیجان بحرانی شدن راکتور اتمی به دست جوانان ایرانی و بدون کوچکترین کمک کارشناسان خارجی فرارسید و با فرا رسیدن این لحظات، تکنولوژی هسته ای در کشورمان به مرحله جدیدی از گسترش خود پای نهاد.

 

ایجاد راکتور اتمی دانشگاه تهران ، نقطه آغاز مهمی در زمینه فعالیتهای هسته ای ایران محسوب می شود و عملا در طول ساخت این راکتور که بعضا کارشناسان ایرانی نیز حضور داشتند، تحول مثبتی  در زمینه ایجاد صنایع هسته ای در کشور صورت گرفت. به جز پروژه های مذکور ، طی دو دهه 1330 و 1340 فعالیتهای دیگری نیز در زمینه علوم هسته ای صورت گرفت که می توان به ایجاد شتاب دهنده و اندوگراف و مرکز پزشکی هسته ای در دانشگاه تهران اشاره نمود. بدین لحاظ ایران به تدریج گامهایی در جهت توسعه هسته ای خود برمی داشت.

اما در طی دهه ( 1970) 1350 وضعیت ایران به لحاظ علوم هسته ای و کاربردهای آن به نحو قابل توجهی دچار تحول گردید. در سال (1974) 1353 سازمان انرژی اتمی ایران ( AEOI) تاسیس شد و مرکز اتمی دانشگاه  تهران تحت نظارت این سازمان قرار گرفت. متعاقب تاسیس AEOI ، دولت وقت، سرمایه گذاری وسیعی را جهت رشد سریع علوم و فنون هسته ای انجام داد.

بر اساس ماده 3 قانون سازمان انرژی اتمی مصوب 16 تیرماه سال 1353 وظایف سازمان به شرح زیر تعریف و تصویب شده است :
الف- توسعه و گسترش علوم و فنون اتمی در کشور و ایجاد زیربنای علمی و فنی لازم برای استفاده از علوم و فنون اتمی در برنامه های توسعه و تحول کشور.
ب - انجام مطالعات و تحقیقات لازم در زمینه های مربوط به علوم و فنون اتمی.
پ- اهتمام در کاربرد علوم و فنون اتمی در صنایع، کشاورزی و خدمات.
ت- ایجاد خدمات فنی مورد نیاز کشور در زمینه علوم و فنون اتمی.
ث- انجام بررسی ها و عملیات اکتشافی برای تعیین منابع مواد اولیه صنایع اتمی از قبیل سوخت اتمی و مواد رادیو اکتیو و بهره برداری از منابع از طریق استخراج و استفاده از مواد مذبور در صنایع، نیروگاهها، کارخانه ها و تاسیسات مختلف اتمی کشور.
( سازمان موظف است اهتمام خود را برای تامین سوخت اتمی و سایر مواد اصلی مورد نیاز صنایع اتمی کشور با توجه به نیازهای آینده به کار ببرد).
ج- ایجاد نیروگاههای اتمی و بهره برداری از آنها برای کمک به تامین نیروی برق مورد نیاز کشور.
چ- ایجاد تاسیسات شیرین کردن آب شور و بهره برداری از آنها برای کمک به تامین آب مورد نیاز کشور.
ح- تولید و توزیع رادیوایزوتوپها و سایر مواد و تجیهزات مورد نیاز برای کاربرد علوم و فنون اتمی کشور.
خ- ایجاد هماهنگی و نظارت بر امور مربوط به علوم و فنون اتمی در کشور که به وسیله سایر موسسات اعم از دولتی و یا وابسته به دولت و یا غیردولتی انجام می شود و تنظیم مقررات، ضوابط و آئین نامه های مربوطه و پیشنهاد آن به مراجع ذی صلاح قانونی برای تصویب.
د- ایجاد ارتباط با مراجع بین المللی و یا کشورهای خارجی در زمینه علوم و فنون صنایع اتمی به نام دولت جمهوری اسلامی ایران، نمایندگی دولت ایران در آژانس بین المللی انرژی اتمی به عهده سازمان خواهد بود.
ذ- انجام تحقیقات مربوط با استفاده از منابع انرژی موجود در طبیعت که مورد بهره برداری قرار نگرفته اند و اهتمام در استفاده از تجربیات سایر کشورها در این زمینه از طریق ایجاد ارتباط لازم.

کلیه اهداف و وظایف اصلی تعیین شده در قانون سازمان در قالب پروژه های مصوب تعریف شده و در واحدهای تحت پوشش معا ونت های پژوهشی، تولید سوخت هسته ای، نیروگاههای اتمی و نظام ایمنی هسته ای کشور اجرا می شود و معاونت های برنامه ریزی، آموزش و امور مجلس، اداری و مالی و نظارت در امور شرکتها و مدیریت های مستقل تحت نظر ریاست سازمان عهده دار وظایف ستادی و پشتیبانی هستند. 

 

معاونت پژوهشی برنامه ریزی وهدایت طرحها و پروژهای تعریف شده ، انتقال تکنولوژی هسته ای به کشور، انجام تحقیقات بنیادی و کاربردی در زمینه استفاده از انرژی اتمی در صنایع، پزشکی و کشاورزی را برعهده دارد و شامل مراکزی چون مرکز تحقیقات هسته ای، مرکز تحقیقات کشاورزی و پزشکی هسته ای کرج ، مرکز تحقیقات و کاربرد لیزر، بخش تحقیقاتی طیف نگاری، مراکز تحقیقات و کاربرد پرتوهای یون ساز، مرکز تحقیقات و کاربرد پرتو فرآیند یزد، مرکز تحقیقات بناب، بخش تحقیقات گداخت هسته ای و مرکز توسعه انرژی های نو است.

در این میان، مرکز تحقیقات هسته ای به سبب سابقه طولانی و توان علمی فنی حاصل از کادر مجرب و با تجربه خود همواره پیشا هنگ فعالیتهای علمی و پژوهشی بوده است. هدف اصلی این مرکز انجام تحقیقات پایه درعلوم هسته ای و فراهم آوردن زیربنای علمی برای گسترش علوم و فنون هسته ای کشور و امکانات لازم برای ایجاد خودکفایی نسبی آنها است.

تربیت کادر متخصص هسته ای، همکاری با دانشگاهها و مراکز علمی، آموزشی را می توان از هدفهای جنبی این مرکز به شمار آورد.

بخش تهیه و تولید رادیو ایزوتوپها ، بخش فیزیک هسته ای ، بخش فیزیک نوترون ، بخش الکترونیک ، بخش فیزیک بهداشت ، بخش حالت جامد ، بخش طراحی و ساخت و بخش شیمی تجزیه از بخشهای مختلف این مرکز به شمار می رود .

بخش رادیو ایزوتوپ ها با چندین سال فعالیت در زمینه تهیه و تولید رادیوایزوتوپها با تاسیس آزمایشگاههای مجهز، استفاده از امکانات راکتور تحقیقاتی و تربیت نیروی انسانی کارآزموده در دو زمینه تولید رادیو دارو و تولید چشمه های صنعتی فعالیت می کند . فعالیتهای بی وقفه و مسوولانه در این بخش، کشورمان را در زمینه رادیوداروها و تولید چشمه های صنعتی به خودکفایی رسانده است. 

در بخش فیزیک هسته ای عمده فعالیت های آزمایشگاه و اندوگراف حول شتاب دهنده متمرکز است. آنالیز مواد به کمک روشهای هسته ای بالاخص روش پیکسی (PIXE) و روش پس زنی رانرفورد (RBS) مورد استفاده قرار می گیرد. ایجاد یک آزمایشگاه تکنیک خلاء وتعمیر آشکار سازهای ژرمانیوم ابرخالص (Hp Ge) ، تعمیر و راه اندازی سیستم شمارش آنتی کامپتون، بررسی پدیده شکافت با پروتونهای E=30Mev در سیکلوترون مرکز کرج، بررسی واکنشهای هسته ای روی تراز ایزومری 26AL خدمات باستان سنجی و حفظ و مرمت آثار فرهنگی تاریخی نیز از فعالیت های این بخش است.

 

در قسمت فیزیک نوترون فعالیتهای ساخت حفاظت برای سیستمهای دیفراکتومتر نوترونی و رادیوگرافی نوترونی، همکاری و انجام پروژه های مشترک با مرکز تحقیقات و تولید سوخت هسته ای اصفهان ، بررسی ساخت سیستم گرداننده نمونه در قلب راکتور، طرح ساخت رابیت، انجام آنالیز به روش NAA به صورت کمی و کیفی برای نمونه های بیولوژیکی و ژئولوژیکی، راه اندازی و استفاده از کدهای کامپیوتری مانند MCNP و HEPRO و آنالیز نمونه های مرکب و کاغذ قدیمی به روش پیکسی انجام می شود.

فعالیتهای پژوهشی بخش الکترونیک مرکز تحقیقات هسته ای شامل تکمیل طرح منبع تغذیه H.V، تکمیل طرح آمپلی فایر حساس به بار، بررسی آمپلی فایر کانال لگاریتمی راکتور، طراحی و ساخت سیستم مونیتور دستی، طراحی و ساخت دستگاه ضخامت سنج هسته ای، طراحی و ساخت دستگاه اندازه گیری خلاء با کاتود سرد و دستگاه کنترل حرارت سیستم سنتز بنزین و ... می باشد.

نظارت بر کلیه فعالیتهای هسته ای، حضور مداوم در مرکز کنترل راکتور در هنگام کار، مشاوره و مشارکت در نصب سیستم های ایمنی هسته ای، نظارت و کنترل برکار تهیه انواع رادیوداروها، نظارت و کنترل مراحل ساخت چشمه های صنعتی از قبیل ایریدیوم – 192 و کبالت –60 و سزیوم –137همکاری با گروه پسمانداری، کنترل پرتوگیری کلیه کارکنان از فعالیتهای پژوهشی، علمی و فنی فیزیک بهداشت می باشد.

فعالیت های بخش حالت جامد شامل تهیه لایه نازک شفاف و رسانا از اکسیدقلع و ایندیوم به روش غوطه وری شیمیایی، تهیه سرامیک PZT، مطالعه تعیین ساختار آلیاژهای فلزات شیشه ای از حالت بی شکل به کریستال، رشد بلور KCI، تولید اشعه یونی با جریان<

مغناطیس و انواع مغناطیس های مورد استفاده در سیستم MRI

مغناطیس و انواع مغناطیس های مورد استفاده در سیستم MRI

هر ذره بارداری در حال حرکت، یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند.
میدان مغناطیسی یک ذره باردار، مثل یک الکترون درحال حرکت، عمود بر مسیر حرکت ذره است. شدت میدان مغناطیسی به وسیله خطوط فرضی بیان می شود  اگر حرکت ذره یک مسیر بسته باشد، همانند الکترون که به دور هسته می چرخد خطوط میدان مغناطیسی بر صفحه حرکت ذره عمود خواهند بود. الکترونها همچنین بدور یک محور درجهت عقربه های ساعت ویا خلاف عقربه های ساعت، می گردند.
این چرخش یک ویژگی از الکترون را به نام اسپین (spin) به وجود می آورد. اسپین الکترون یک میدان مغناطیسی را بوجود می آورد که اگر در هر لایه از اتم، یک زوج الکترون وجود داشته باشد، این میدان خنثی می گردد. خطوط میدان مغناطیسی همیشه حلقه های بسته ای هستند. این خطوط همانند میدان الکتریکی نقطه شروع و پایان ندارند. چنین میدانی دو قطبی (bipolar / dipolar) نامیده می شوند.
این میدان همیشه یک قطب شمال ویک قطب جنوب دارد. مغناطیس کوچکی که به وسیله اسپین الکترون بوجود می آید، دیپلهای مغناطیسی   ( magnetic dipole)نامیده می گردد. چنین دیپلهایی با هم می توانند یک محدوده مغناطیسی ( magnetic domain) را بوجود می آورند.
نفوذ پذیری مغناطیسی (magnetic permeability):
نفوذ پذیری مغناطیسی توانایی ماده است برای جذب خطوط شدت میدان مغناطیسی
* طبقه بندی مواد مغناطیسی (classification of magnets)
مواد مغناطیسی براساس منشا خاصیت مغناطیسی طبقه بندی می گردند.
سه نوع کلی از مواد مغناطیسی وجود دارند: مواد مغناطیسی طبیعی، مواد مغناطیسی که بطور مصنوعی خاصیت مغناطیسی دائمی را دارا شده اند و مواد الکترو مغناطیس.
بهترین مثال مواد مغناطیسی طبیعی (natural magnet) ، کره زمین است. زمین دارای میدان مغناطیسی است، چون زمین به دور یک محور می چرخد.
مواد مغناطیسی دائمی (permanent magnet) که بطور مصنوعی ساخته می گردند به شکلها و اندازه های گوناگونی ساخته می گردند که عمدتاً از جنس آهن هستند. این مواد بوسیله قرار دادن آهن دریک میدان مغناطیسی الکتریکی ساخته می گردند.
مواد الکترومغناطیس تشکیل شده اند از یک سیم که بدور یک هسته آهنی پیچیده شده است (Electromagnet).
هنگامی که جریان الکتریکی از سیم عبور داده می شود، یک میدان مغناطیسی ایجاد می گردد که شدت این میدان وابسته به جریان عبوری از سیم است.
تمام مواد می توانند طبق عکس العملهایشان درمقابل یک میدان مغناطیس خارجی طبقه بندی گردند.
برخی ازمواد هنگامی که در داخل یک میدان مغناطیسی برده میشوند، بی تاثیر می مانند چنین موادی را دیامغناطیس (diamagnetic) گویند. این مواد را نمی توان بطور مصنوعی مغناطیسی کرد و ضمناً این مواد جذب میدان مغناطیسی نمی گردند. مثالهایی از این مواد می توانند چوب، شیشه و پلاستیک باشند. مواد فرومغناطیس ( Ferromagnetic) که آهن (iron)، کبالت (cobalt) و نیکل (nickel) هستند، به شدت جذب میدان مغناطیسی می گردند و ضمناً می توانند تحت تاثیر یک میدان مغناطیسی، به مواد مغناطیسی دائمی تبدیل گردند. یک آلیاژ از آلومینیوم، کبالت و نیکل که آلنیکو ( Alnico) نامیده می گردد، یک ماده مغناطیسی مفیدتری نسبت به آهن و کبالت و نیکل دراین گروه از مواد مغناطیسی است و بیشتر استفاده می گردد. مواد پارامغناطیس (paramagnetic) تاحدی بین مواد فرومغناطیس و مواد دیا مغناطیس قرار میگیرند.
این مواد به طور اندکی جذب میدان مغناطیسی می گردند و در اثر قطع میدان مغناطیسی خارجی ، خاصیت مغناطیسی خود را از دست می دهند. مواد حاجبی (contrast agent) که در MRI استفاده میگردد پارامغناطیس هستند.
تاثیر پذیری مغناطیسی (magnetic susceptibility):
درجه مواد مختلف طی مغناطیسی شدن را تاثیرپذیری مغناطیسی گویند.
مثلاً هنگامی که یک چوب دریک میدان مغناطیس قوی قرار می گیرد، این چوب میدان مغناطیسی را شدت
نمی بخشد ولی هنگامی که آهن در یک میدان مغناطیسی قرار می گیرد، این آهن به شدت میدان مغناطیسی را تقویت می کند پس چوب دارای تاثیرپذیری مغناطیسی کم است و آهن دارای تاثیرپذیری مغناطیسی زیاد است.

*

انواع مغناطیس های مورد استفاده در سیستم MRI

در سیستمهای MRI برای اعمال میدان مغناطیس خارجی، ممکن است  انواع مغناطیس های زیر، مورد استفاده قرار گیرد:
1- مغناطیس دائمی Permanent Magnet
2- مغناطیس مقاومتی Resistive Magnet
3- مغناطیس ابر رسانا Superconductive Magnet
در سیستم MRI، میدان مغناطیسی خارجی باید دارای خواص زیر باشد:
الف- یکنواخت بودن شدت میدان ( Field Uniformity )  در منطقه مورد نظر
ب- ثابت بودن شدت میدان ( Field Stablity )  در مدت زمان آزمایش
ج- بالا بودن نسبت سیگنال به نویز SNR   ( Signal to Noise Ratio )
مغناطیسهای دائمی  ( Permanet Magnets )
این مغناطیس ها از آهنربای طبیعی ساخته شده اند،قدرت مغناطیسی آنها معمولاً از 05/0 تا 5/0 تسلا  می باشد. این مغناطیس ها دارای یکنواختی میدان ( Field Uniformity ) پایین و شدت میدان ثابت در طول زمان آزمایش ( Field Stability ) می باشند.

مغناطیس های مقاومتی  ( Resistive Magnets )
این مغناطیس ها براساس استفاده از خاصیت القاء مغناطیسی حاصل از عبور یک جریان الکتریکی از یک سیم پیچ، ساخته می شوند. یکنواختی شدت میدان در این مغناطیس ها خوب و پایداری آن متوسط است.
از این مغناطیسها برای ایجاد شدتهای بین 04/0 تا 5/0 تسلا استفاده می شود.

 

مغناطیسهای ابر رسانا ( Superconductive Magnets )
سیم پیچ این مغناطیس ها از مواد ابررسانا  ( Superconductive) ساخته شده است. لذا بدلیل مقاومت الکتریکی خیلی کم، گرمای ناچیزی در آنها تولید می شود.
با این مغناطیس ها می توان میدانها قوی ( تا 2 تسلا یا بیشتر ) تولید نمود.
یکنواختی و پایداری شدت میدان مغناطیسی تولید شده خیلی خوب است.
برای ایجاد خاصیت ابررسانایی، این مغناطیس ها را در درجه حرارت هلیوم مایع ( 2/4 درجه کلوین ) همراه با نیتروژن مایع ( 77 درجه کلوین ) قرار می دهند.
در اثر افزایش درجه حرارت، خاصیت ابر رسانایی سیستم کاهش می یابد. این پدیده را Quench  گویند.دیپلها (dipole)
هرماده مغناطیسی از دو قطبی ها تشکیل شده است که این دو قطبی ها با شکستن یک آهنربا از بین نمی روند، پس همواره ما دریک ماده مغناطیسی دو قطب شمال و جنوب را خواهیم داشت.
* جذب و دفع (Attraction and Repulsion)
همانند بارهای الکتریکی، قطبهای مغناطیسی هم نام یکدیگر را دفع می کنند و قطب های مغناطیسی ناهمنام، همدیگر را دفع می کنند. همچنین بطور ساده، خطوط فرضی میدان مغناطیسی قطب شمال (N) را ترک می کنند و به قطب جنوب (S) وارد می شوند.
* القاء مغناطیسی (magnetic induction)
همانند بار الکترواستاتیک که میتواند از یک جسم به جسم دیگر القاء گردد، مواد مغناطیسی هم می توانند بوسیله القاء، مغناطیسی گردند. خطوط فرضی میدان مغناطیسی که توصیف گردید، خطوط مغناطیسی (magnetic lines) القاء نامیده می شوند و تراکم این خطوط وابسته به شدت میدان مغناطیسی است.
اجسام فرومغناطیس می توانند به ماده مغناطیسی از طریق القاء تبدیل گردند.
هنگامی که یک ماده فرومغناطیس مثلاً یک قطعه آهن نرم ( soft Iron) به درون یک میدان مغناطیسی برده می شود،خطوط القاء تغییر پیدا می کنند و بوسیله آهن جذب می گردند و آهن بطور موقت به یک ماده مغناطیسی تبدیل می گردد ولی اگر یک ماده دیامغناطیسی مثل مس (copper) را جایگزین آهن کنیم، چنین اتفاقی نمی افتد.
* نیروی مغناطیسی (magnetic force)
نیرویهای الکترومغناطیسی بوسیله تئوری میدان تابش الکترومغناطیسی ماکسول به هم مرتبط می گردند. این تئوری بیان می کند که نیرویی که بوسیله میدان مغناطیسی ایجاد می گردد، همانند نیرویی است که بوسیله میدان الکتریکی ایجاد میگردد.
تئوری میدان ماکسول:
نیروی مغناطیسی متناسب است با ضرب شدت قطبهای مغناطیسی تقسیم بر مربع فاصله بین آنها. واحد SI شدت نیروی مغناطیسی تسلا (Tesla) است. واحد قدیمی ترآن گوس (gauss) است که یک تسلا برابر است با 10.000 گوس. (1 T=10,000 G)