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Fragen zur Kernspintomographie
 
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Lekstil



Anmeldungsdatum: 07.01.2012
Beiträge: 5

Beitrag Lekstil Verfasst am: 08. Jan 2012 00:17    Titel: Fragen zur Kernspintomographie Antworten mit Zitat

Hi!
Ich muss am Dienstag im Experimentalphysik 3 Tutorium n Kurzvortrag über die Kernspintomographie halten und tu mir n bisschen schwer das Ganze so richtig zu durchschauen. Meine Idee war, dass ich jetzt zu Erst das Verfahren so wiedergeb wie ich es verstanden hab und dass sich hier vielleicht jemand findet der mir sagen kann was richtig war und was nicht.^^ .. und im zweiten Durchlauf kommen dann noch präzise Fragen von mir. Ich hoff der Plan geht auf. :-)

Also, meine -wahrscheinlich nicht ganz richtige- Deutung:
-Atomkerne besitzen einen Kernspin/Eigendrehimpuls
-Beim Wasserstoffkern bewirkt dieser Drehimpuls ein magnetisches Dipolmoment
-befindet sich so ein Kern in einem externen Magnetfeld, dann wirkt ein Drehmoment auf den Kern das ihn parallel zum Feld ausrichten "will" (vergleichbar mit nem einfachen Stabmagnet im Magnetfeld?)
-durch den Drehimpuls geht das aber nicht und der Kern beginnt zu präzedieren (einfach vergleichbar mit nem Kreisel unter Einfluss der Schwerkraft?)
-trotzdem(?) ändert sich in nem makroskopischen Objekt im Mittel die Ausrichtung der Dipole und es entsteht eine Gesamtmagnetisierung in Richtung des Magnetfeldes
-setzt man ein Wechselfeld an, das mit der Kernspinfrequent oszilliert, folgt der Resonanzfall und die makroskopische Gesamtmagnetisierung beginnt zu präzedieren, im Idealfall orthogonal zum statischen Magnetfeld
-Die rotierende Gesamtmagnetisierung induziert in Empfängerspulen einen Strom
-schaltet man das Wechselfeld ab kommt es zum gewebespezifischen Ausklingen/Relaxation. In Kombination mit dem induzierten Strom liefert einem das iiirgendwie die Information zur bildlichen Darstellung .. aber mit diesem letzten Teil hab ich mich noch kaum beschäftigt^^

Also, wär echt nett wenn ich dazu n paar Kommentare hören könnte. Bitte auch Kleinigkeiten kritisieren, vorallem Kleinigkeiten zeugen ja auch von nem mangelnden Verständnis.
Vieeelen Dank schonmal! :-)
Telefonmann



Anmeldungsdatum: 05.10.2011
Beiträge: 196

Beitrag Telefonmann Verfasst am: 08. Jan 2012 10:10    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Lekstil,

für eine Verbesserung Deiner Punkte kannst Du diese Punkte mit den zugehörigen Wikipedia-Artikeln vergleichen:

http://de.wikipedia.org/wiki/Kernspintomographie#Physik
und den Hauptartikel dazu:
http://de.wikipedia.org/wiki/Kernspinresonanzspektroskopie.

Dabei fällt mir auf, dass bei Dir der Begriff "statisch" fehlt. Den Unterschied zwischen statischem Feld und Wechselfeld würde ich also noch deutlicher darstellen. Der ist für das Verständnis meiner Meinung nach schon wichtig.

Ansonsten finde ich Deine Zusammenstellung eigentlich ganz gut.
Gruß
Lekstil



Anmeldungsdatum: 07.01.2012
Beiträge: 5

Beitrag Lekstil Verfasst am: 08. Jan 2012 12:11    Titel: Antworten mit Zitat

Danke schonmal!
Die zwei Wikipedia Artikel waren meine einzigen Quellen. ;D
Nur tue ich mir wie gesagt mit dem Verständnis ein bisschen schwer und war mir echt unsicher ob das alles so stimmt.
Aber seh ich das dann also richtig, dass du meinst dass zumindest nichts von dem was ich gesagt hab eindeutig falsch war?
Telefonmann



Anmeldungsdatum: 05.10.2011
Beiträge: 196

Beitrag Telefonmann Verfasst am: 08. Jan 2012 14:19    Titel: Antworten mit Zitat

Lekstil hat Folgendes geschrieben:
Aber seh ich das dann also richtig, dass du meinst dass zumindest nichts von dem was ich gesagt hab eindeutig falsch war?

Ja genau. Ich wünsche schon mal viel Erfolg mit dem Vortrag.
Lekstil



Anmeldungsdatum: 07.01.2012
Beiträge: 5

Beitrag Lekstil Verfasst am: 08. Jan 2012 21:26    Titel: Antworten mit Zitat

Gut, also Danke. smile
Hab ja schon angekündigt dass ich aber dann auch noch n paar spezifischere Fragen hab, weil vieles ist mir noch ganz und gar nicht klar:

-Warum folgt aus dem Kernspin dass es ein Dipol ist? Einfach hinnehmen? Oder sollte ich sowas im 3. semester wissen?

-Ich versteh absolut gar nicht warum aus dem Anlegen des statischen Magnetfeldes, eine makroskopische Magnetisierung hervorgeht. Ich hab das bisher so verstanden dass die magnetischen Dipolmomente im Grundzustand eben zufällig ausgerichtet sind. Und wenn ich dann das Magnetfeld anlege, beginnen die zwar zu präzedieren, aber ändern doch ihren Winkel nicht, oder doch? Der Winkel bezogen auf die Z-Achse(in Richtung des Magnetfeldes) bleibt doch trotz Präzession gleich? Wie kommt dann ne Gesamtmagnetisierung zustande?

-Genauso wenig versteh ich wie es das Wechselfeld schafft dass die Gesamtmagnetisierung anfängt zu präzedieren. Was passiert überhaupt im mikroskopischen durch das Wechselfeld? Vor dem Wechselfeld hab ich Kerne die nen Spin haben und präzedieren.. und danach? Das hab ich wirklich noch gar nich verstanden. Weder mikroskopisch noch makroskopisch.


Also wie man sieht versteh ich eigentlich doch noch so ziemlich gar nichts. :/ Ich könnte bisher auf keine "warum ist das so?" Fragen bei meinem Vortrag eingehen.
Bitte helft mir.^^ Ich wär schon über jeden Kommentar dankbar der auch nur eine von den Fragen beantwortet!
Telefonmann



Anmeldungsdatum: 05.10.2011
Beiträge: 196

Beitrag Telefonmann Verfasst am: 08. Jan 2012 21:53    Titel: Antworten mit Zitat

Lekstil hat Folgendes geschrieben:
-Warum folgt aus dem Kernspin dass es ein Dipol ist? Einfach hinnehmen? Oder sollte ich sowas im 3. semester wissen?

Hallo Lekstil,

nimm das einfach als vorgegeben. Etwas mehr Informationen kannst du noch hier http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetisches_Moment nachlesen. Du brauchst in dem Vortrag aber keinen Stoff vorwegnehmen. Solltest du noch keine Elektrodynamik-Vorlesung gehabt haben, brauchst du auch nichts dazu zu sagen. Zusätzlich ist es ja auch so, dass man auf atomarer Ebene selbst mit der Elektrodynamik nicht besonders weit kommt, weil der Kern nur sehr bedingt qualitativ und nicht quantitativ mit einer Leiterschleife zu vergleichen ist.

Zitat:
-Ich versteh absolut gar nicht warum aus dem Anlegen des statischen Magnetfeldes, eine makroskopische Magnetisierung hervorgeht. Ich hab das bisher so verstanden dass die magnetischen Dipolmomente im Grundzustand eben zufällig ausgerichtet sind. Und wenn ich dann das Magnetfeld anlege, beginnen die zwar zu präzedieren, aber ändern doch ihren Winkel nicht, oder doch? Der Winkel bezogen auf die Z-Achse(in Richtung des Magnetfeldes) bleibt doch trotz Präzession gleich? Wie kommt dann ne Gesamtmagnetisierung zustande?


Der springende Punkt ist hier die Boltzmann-Verteilung (s.a. Wikipedia-Artikel). Die sorgt dafür, dass die Spins im Material statistisch gesehen nicht mehr völlig gleich verteilt sind, sondern entsprechend ihrer Energie statistisch gewichtet werden. Dadurch entsteht dann eine makroskopische Magnetisierung. Die Details dazu lernt man aber auch erst in der Theorie-Vorlesung zur statistischen Mechanik.

Das Thema, dass du dir ausgesucht hast, ist sicher nicht ganz einfach für das 3. Semester. Vergiss also nicht, dass die Prüfer es berücksichtigen werden, dass du (noch) kein Experte auf dem Gebiet bist.
Gruß
Lekstil



Anmeldungsdatum: 07.01.2012
Beiträge: 5

Beitrag Lekstil Verfasst am: 09. Jan 2012 17:36    Titel: Antworten mit Zitat

So, vieeelen dank! Hat mir echt total geholfen. smile
Sowohl das mit der Boltzmann verteilung, als auch die Motivierungsversuche Big Laugh ..bin mir mittlerweile auch recht sicher dass mir nicht allzu viel abverlangt wird, fast alle meiner Kommilitonen haben ihren Vortrag innerhalb eines Tages vorbereitet Big Laugh

Zum magnetischen Moment klatsch ich dann denk ich einfach die Formel an die Wand, dann sieht man dass es eben so ist.^^ http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/math/7/0/c/70c625f7e12135a2c2303205e79f2180.png
Darf ich da das "s" mit nem "I" ersetzen? Dürfte nichts ändern, oder? "s" ist Spin im allgemeinen und "I" der Kernspin, hab ich das richtig verstanden?

gut, und dann fänd ichs noch echt cool wenn mir jemand noch meine letzte Frage von oben beantworten könnte.. die Frage ist n bisschen unspezifisch, aber da hab ich echt noch meine Probleme..

Zitat:
-Genauso wenig versteh ich wie es das Wechselfeld schafft dass die Gesamtmagnetisierung anfängt zu präzedieren. Was passiert überhaupt im mikroskopischen durch das Wechselfeld? Vor dem Wechselfeld hab ich Kerne die nen Spin haben und präzedieren.. und danach? Das hab ich wirklich noch gar nich verstanden. Weder mikroskopisch noch makroskopisch.
Telefonmann



Anmeldungsdatum: 05.10.2011
Beiträge: 196

Beitrag Telefonmann Verfasst am: 09. Jan 2012 19:40    Titel: Antworten mit Zitat

Lekstil hat Folgendes geschrieben:
Darf ich da das "s" mit nem "I" ersetzen? Dürfte nichts ändern, oder? "s" ist Spin im allgemeinen und "I" der Kernspin, hab ich das richtig verstanden?

Ich denke, das ist OK. Hintergrundwissen: Der Lande-Faktor g für Proton und Neutron ist von dem des Elektrons verschieden: http://de.wikipedia.org/wiki/Land%C3%A9-Faktor#Theorie_und_Experiment.

Zitat:
gut, und dann fänd ichs noch echt cool wenn mir jemand noch meine letzte Frage von oben beantworten könnte.. die Frage ist n bisschen unspezifisch, aber da hab ich echt noch meine Probleme..

Ich habe dazu das folgende pdf gefunden: http://www.uni-ulm.de/physchem-praktikum/media/fp/v_10.pdf Punkt 2.7. Dieses pdf habe ich über eine google-Suche mit: Spin magnetisches Wechselfeld gefunden. Vielleicht befindet sich bei dieser Suche noch weiteres Material.
Gruß
Lekstil



Anmeldungsdatum: 07.01.2012
Beiträge: 5

Beitrag Lekstil Verfasst am: 10. Jan 2012 17:25    Titel: Antworten mit Zitat

Gut, also dankeschön nochmal! Du hast echt geholfen. War nett smile

Habs ja jetzt hinter mir. Hat geklappt, und der Tutor war zufrieden.^^
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