Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

5 frågor/svar hittade

Elektricitet-Magnetism [19980]

Fråga:
Kan magneterna påverka djur och människor negativt? Isåfall vilken styrka på magnetfältet krävs?
/Alicia H

Svar:
Det är Strålsäkerhetsmyndigheten (SSM) som utfärdar rekommendationer på grundval av kunskap om skadlighet. Enkelt uttryck anses statiska (konstanta) magnetfält (och det är nog det du frågar om) ofarliga. Tänk på att man kan utsättas för mycket starka statiska magnetfält (flera tesla) vid MRI-undersökningar (se fråga 16078 ). Permanentmagneter är säkert helt ofarliga.

När det gäller varierande magnetfält är skadligheten åtminstone teoretiskt etablerad eftersom ett sådant kan inducera strömmar i kroppen. Sådana strömmar skulle mycket väl kunna vara skadliga. SSM har utfärdat referensvärden, dvs rekommenderade gränsvärden, se länk 1.
/Peter E

Nyckelord: magnetism [48]; MRI [5];

1 http://www.stralsakerhetsmyndigheten.se/start/Magnetfalt--tradlos-teknik/Referensvarden/

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [16254]

Fråga:
Hej! Jag håller på med ett arbete om magnetresonanstomografi. Men jag har fått ett problem med s.k. nettomagnetisering. Jag undrar varför protoner i ett yttre magnetfält orienterar sig parallellt eller antiparallellt med yttre fältet. Borde inte alla orientera sig åt samma håll om magnetfältet i en magnetkamera bara går åt ett håll?
/Sofie W, Duveholmsgymnasiet, Katrineholm

Svar:
Sofie! Bra fråga! I en värld utan strålning och temperaturen 0 K skulle alla protoner befinna sig i det lägsta tillståndet.

Tillståndet med protonens magnetiska moment i samma riktning som det yttre magnetfältet har lite högre energi än det där magnetiska momentet är motsatt det yttre fältet. I frånvaro av rf-fält skulle fördelningen på de två tillstånden med en energiskillnad på DE bli en boltzmannfördelning (se länk 1 och Boltzmann_distribution ):

N1/N0 = exp(-DE/kT)

där N1 är antal protoner i det högre tillståndet, N0 antalet protoner i det lägre tillståndet, k är boltzmannkonstanten och T den absoluta temperaturen. Detta förutsätter termisk jämvikt mellan protonernas orientering och omgivningen.

Om man du skickar in radiofrekventa vågor med energin DE kommer protoner att exciteras från det lägre till det högre tillståndet. Vi får vad man kallar en inverterad population, dvs fler protoner i det högre tillståndet.

Om vi slutar sända rf-vågor kommer protonerna att gå tillbaka till det lägre tillståndet genom att sända ut strålning med energin DE. Dessa kan man detektera och man får då ett mått på antalet protoner i en viss punkt, vilket är vad MRI visar.
/Peter E

Se även fråga 16078

Nyckelord: MRI [5];

1 http://theory.phy.umist.ac.uk/~judith/stat_therm/node66.html

*

Elektricitet-Magnetism [16229]

Fråga:
Hej! Jag gör ett projektarbete i skolan om naturvetenskapsmetoder inom arkeologi och jag undrar apropå geomagnetism om ni kunde förklara exakt hur en protonmagnetometer (SQUID) fungerar med Josephsoneffekt och tunneleffekt och liknande?
/Johanna B, Sturebyskolan

Svar:
Johanna! Det finns en utmärkt beskrivning av protonmagetometern i Wikipedia-artiklarna Proton_magnetometer och Magnetometer#Proton_precession_magnetometer . Den har intet att göra med josephsoneffekten, SQUID eller tunneleffekten.

Protonmagnetometern är i princip samma detektor som i en MRI -apparat. Principen bygger på protonens magnetiska moment (genererat av dess spinn). I ett magnetfält har protonen lite olika energi om den har spinnet parallellt eller motsatt magnetfältet. Denna energiskillnad kan mätas mycket exakt, och eftersom protinens magnetiska moment är känt kan magnetfältet beräknas med hög precision.

Enligt josephsoneffekt är josephsoneffekten, att en ström kan flyta mellan två supraledare som är åtskilda av ett tunt (några nanometer) isolerande skikt. Fenomenet förklaras kvantmekaniskt med hjälp av tunneleffekt för elektroner. Strömmen påverkas starkt av små ändringar i magnetfältet i det isolerande skiktet, och den kan därför användas för att mäta magnetfält mycket exakt. För en djupare förståelse krävs kunskaper i kvantmekanik, speciellt tunneleffekt , supraledning och koherenta vågfunktioner. Se vidare josephsoneffekt , SQUID , Josephson_effect och länk 1.

Det unika för båda sortens detektorer är att man med hög precision kan mäta mycket små variationer i det jordmagnetiska fältet. På så sätt kan man hitta föremål som innehåller järn på land och i havet, speciellt för arkeologiska tillämpningar.
/Peter E

Nyckelord: MRI [5];

1 http://nonlocal.com/hbar/squid.html

*

Elektricitet-Magnetism [16078]

Fråga:
Magnetkamera
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej, jag går inte alls i skolan, med frågar ändå. Igår på "Dr House" så blev en patient skadad under en "magnetröntgen" eftersom han hade svalt en nyckel som slets igenom en del organ av magneten. Hur stor kraft kan det röra sig om? Vi kan väl anta att en nyckel väger 20g och att den var tillverkad av vanligt järn.
/Erik S, Stockholm

Svar:
Erik! Det viktiga är att frågan är av allmänt intresse och med åtminstone en anknytning till fysik. Din fråga uppfyller detta väl; det är säkert många som sett Dr House och undrat: är det sant eller påhittat?

Ja, det mycket starka magnetfältet (1-2 tesla) i en magnetkamera utgör ett klart säkerhetsproblem. För det första skulle skiftnycklar, saxar mm från omgivningen kunna slungas med stor kraft mot magneten och därmed patienten. För det andra måste man innan man börjar en undersökning se till att inget ferromagnetiskt finns i patienten. Detta skulle kunna vara allt från proteser, pace-makers etc. till små järnpartiklar som kan finnas i ögat om man sysslat med svetsning. Se mer under MRI#Safety .

Länk 1 innehåller ev Video producerad av en tillverkare av magnetkameror. Där behandlas bland annat faran med magnetiska material i magnetkameror. Där visas bland annat att en vanlig skiftnyckel kan få tillräcklig hastighet för att slå sönder en tegelsten! Så din nyckel i magen skulle säkert kunna göra stor skada!

Vad är då magnetröntgen och vad används det till?
(delar av det följande kommer från svenska Wikipedia)

MRI (Magnetic Resonance Imaging, tidigare kallat Nuclear Magnetic Resonance {NMR på svenska kärnspinnsresonans} men numera omdöpt utan det i vissa sammanhang negativa 'Nuclear') är en metod att avbilda inre organ ofta som ett komplement till röntgenundersökningar. I stället för att som röntgen vara bra på avbildning av t.ex. ben (tyngre ämnen som calcium absorberar röntgenstrålning) så avbildar man väteförekomsten med MRI. Det betyder att metoden är utmärkt för av avbilda även mjuka delar av kroppen, t.ex. hjärnan.

Magnetisk resonanstomografi (MRT) eller Magnetic resonance imaging (MRI) är alltså en medicinsk teknik för bildgivande diagnostik med en magnetkamera (MR-kamera). Tekniken används för att i undersökta patienter upptäcka, lägesbestämma och klassificera vissa sjukdomar och skador som är dolda eller svåra att se vid röntgen- eller datortomografiundersökning.

Magnetkameran bygger på fenomenet kärnmagnetisk resonans som har varit känt sedan 1940-talet. Tekniken bakom den medicinska bildgivande tekniken utvecklades dock i först i början av 1970-talet av bland andra kemisten Paul Lauterbur och fysikern Sir Peter Mansfield vilka belönades för detta med nobelpriset i fysiologi eller medicin år 2003, se länk 2. Användningen av magnetkameror inom sjukvården började på 1980-talet.

Magnetkameran består av stor statisk elektromagnet i form av en tunnel i vilken patienten läggs. Till det statiska magnetfältet kan varierande fält från flera mindre spolar genereras. Ytterligare spolar fungerar som sändare respektive mottagare av radiovågor.

Magnetresonanstomografi (MRT) använder väteatomkärnor, eftersom väteatomen är den vanligaste i människokroppen. Dessa (som ju har spinn och ett magnetiskt moment) riktar sig mot eller med fältet av det statiska magnetfältet. Tillstånden med vätekärnans magnetiska moment i samma riktning och i motsatt riktning i förhållande till magnetskamerans fält har olika energi, och ett radiofrekvent fält kan inducera övergångar mellan tillstånden. Varje gång radiovågorna slås av, återgår atomerna till sitt ursprungliga läge, samtidigt som de avger nya radiovågor. Dessa fångas upp av en antenn och informationen omvandlas av en dator till detaljrika tvärsnittsbilder av kroppens inre, se nedanstående animering av ett människohuvud. Genom att låta magnetfältet variera i olika delar av objektet kan man få fram bilder på ett plan i taget. Data kan sedan behandlas i en dator för att producera en serie skivor som i nedanstående bild (från Wikimedia Commons). För vissa tillämpningar kan man producera en komplett 3D-bild som kan roteras.

Mer att läsa om MRI: länk 2 och Magnetic_resonance_imaging .



/Peter E

Nyckelord: MRI [5];

1 http://video.google.co.uk/videoplay?docid=-3911691380555981564
2 http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2003/

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [1345]

Fråga:
Är den spin som hos atomerna som tillämpas vid MRI belägen i atomkärnan eller i elektronskalen och är den i grunden samma sak som Zeemaneffekten?
/Tomas P, Tycho Brahe, Helsingborg

Svar:
MRI (Magnetic Resonance Imaging) kallades tidigare NMR (Nuclear Magnetic Resonance), vilket bättre beskriver vad det är frågan om. Det är alltså kärnans magnetiska moment som ger upphov till olika energitillstånd i ett externt magnetfält. Ja, det är samma effekt som Zeemaneffekten, men den senare hänför sig till elektronskalets magnetiska moment.
/Peter Ekström

Nyckelord: MRI [5];

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7203 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-11-19 11:33:22.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.