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光纤传感器核磁共振检查过程中的温度监控的光纤温度传感器


核磁共振成像（简称NMRI） ， 又称自旋成像 ， 也称磁共振成像（简称MRI） ， 台湾又称磁振造影 ， 香港又称磁力共振成像 ， 是利用核磁共振（简称NMR）原理 ， 依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减 ， 通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波 ， 即可得知构成这一物体原子核的位置和种类 ， 据此可以绘制成物体内部的结构图像 。

光纤传感器核磁共振检查过程中的温度监控的光纤温度传感器
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将这种技术用于人体内部结构的成像 ， 就产生出一种革命性的医学诊断工具 。 快速变化的梯度磁场的应用 ， 大大加快了核磁共振成像的速度 ， 使该技术在临床诊断、科学研究的应用成为现实 ， 极大地推动了医学、神经生理学和认知神经科学的迅速发展 。
【光纤传感器核磁共振检查过程中的温度监控的光纤温度传感器】磁共振成像是一种较新的医学成像技术 ， 国际上从一九八二年才正式用于临床 。 它采用静磁场和射频磁场使人体组织成像 ， 在成像过程中 ， 既不用电子离辐射、也不用造影剂就可获得高对比度的清晰图像 。 它能够从人体分子内部反映出人体器官失常和早期病变 。 它在很多地方优于X线CT 。 虽然X-CT解决了人体影像重叠问题 ， 但由于提供的图像仍是组织对X射线吸收的空间分布图像 ， 不能够提供人体器官的生理状态信息 。 当病变组织与周围正常组织的吸收系数相同时 ， 就无法提供有价值的信息 。 只有当病变发展到改变了器官形态、位置和自身增大到给人以异常感觉时才能被发现 。 磁共振成像装置除了具备X线CT的解剖类型特点即获得无重叠的质子密度体层图像之外 ， 还可借助核磁共振原理精确地测出原子核弛豫时间T1和T2 ， 能将人体组织中有关化学结构的信息反映出来 。 这些信息通过计算机重建的图像是成分图像（化学结构像） ， 它有能力将同样密度的不同组织和同一组织的不同化学结构通过影像显示表征出来 。 这就便于区分脑中的灰质与白质 ， 对组织坏死、恶性疾患和退化性疾病的早期诊断效果有极大的优越性 ， 其软组织的对比度也更为精确 。
原子核自旋 ， 有角动量 。 由于核带电荷 ， 它们的自旋就产生磁矩 。 当原子核置于静磁场中 ， 本来是随机取向的双极磁体受磁场力的作用 ， 与磁场作同一取向 。 以质子即氢的主要同位素为例 ， 它只能有两种基本状态：取向“平行”和“反向平行” ， 他们分别对应于低能和高能状态 。 精确分析证明 ， 自旋并不完全与磁场趋向一致 ， 而是倾斜一个角度θ 。 这样 ， 双极磁体开始环绕磁场进动 。 进动的频率取决于磁场强度 。 也与原子核类型有关 。 它们之间的关系满足拉莫尔关系：ω0=γB0 ， 即进动角频率ω0是磁场强度B0与磁旋比γ的积 。 γ是每种核素的一个基本物理常数 。 氢的主要同位素 ， 质子 ， 在人体中丰度大 ， 而且它的磁矩便于检测 ， 因此最适合从它得到核磁共振图像 。
从宏观上看 ， 作进动的磁矩集合中 ， 相位是随机的 。 它们的合成取向就形成宏观磁化 ， 以磁矩M表示 。 就是这个宏观磁矩在接收线圈中产生核磁共振信号 。 在大量氢核中 ， 约有一半略多一点处于低等状态 。 可以证明 ， 处于两种基本能量状态核子之间存在动态平衡 ， 平衡状态由磁场和温度决定 。 当从较低能量状态向较高能量状态跃迁的核子数等于从较高能量状态到较低能量状态的核子数时 ， 就达到“热平衡” 。 如果向磁矩施加符合拉莫尔频率的射频能量 ， 而这个能量等于较高和较低两种基本能量状态间磁场能量的差值 ， 就能使磁矩从能量较低的“平行”状态跳到能量较高“反向平行”状态 ， 就发生共振 。


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