هر ذره بارداري در حال حرکت، يک ميدان مغناطيسي ايجاد مي کند.
ميدان مغناطيسي يک ذرهباردار، مثل يک الکترون درحال حرکت، عمود بر مسير حرکت ذره است. شدت ميدان مغناطيسيبه وسيله خطوط فرضي بيان مي شود اگر حرکت ذره يک مسير بسته باشد، همانند الکترونکه به دور هسته مي چرخد خطوط ميدان مغناطيسي بر صفحه حرکت ذره عمود خواهند بود. الکترونها همچنين بدور يک محور درجهت عقربه هاي ساعت ويا خلاف عقربه هاي ساعت، ميگردند.
اين چرخش يک ويژگي از الکترون را به نام اسپين(spin) به وجود مي آورد. اسپين الکترون يک ميدان مغناطيسي را بوجود مي آورد که اگر در هر لايه از اتم، يکزوج الکترون وجود داشته باشد، اين ميدان خنثي مي گردد. خطوط ميدان مغناطيسي هميشهحلقه هاي بسته اي هستند. اين خطوط همانند ميدان الکتريکي نقطه شروع و پايان ندارند. چنين ميداني دو قطبي (bipolar / dipolar) ناميده مي شوند.
اين ميدان هميشه يک قطب شمال ويک قطب جنوب دارد. مغناطيس کوچکي که به وسيله اسپين الکترون بوجود ميآيد، ديپلهاي مغناطيسي ( magnetic dipole)ناميده مي گردد. چنين ديپلهايي با هم ميتوانند يک محدوده مغناطيسي ( magnetic domain) را بوجود مي آورند.
نفوذپذيري مغناطيسي (magnetic permeability):
نفوذ پذيري مغناطيسي تواناييماده است براي جذب خطوط شدت ميدان مغناطيسي

طبقه بندي مواد مغناطيسي (classification of magnets)
 

مواد مغناطيسي براساس منشا خاصيت مغناطيسي طبقه بندي مي گردند.
سه نوع کلي از مواد مغناطيسيوجود دارند: مواد مغناطيسي طبيعي، مواد مغناطيسي که بطور مصنوعي خاصيت مغناطيسيدائمي را دارا شده اند و مواد الکترو مغناطيس.
بهترين مثال مواد مغناطيسي طبيعي(natural magnet) ، کره زمين است. زمين داراي ميدان مغناطيسي است، چون زمين به دوريک محور مي چرخد.
مواد مغناطيسي دائمي (permanent magnet) که بطور مصنوعي ساختهمي گردند به شکلها و اندازه هاي گوناگوني ساخته مي گردند که عمدتاً از جنس آهنهستند. اين مواد بوسيله قرار دادن آهن دريک ميدان مغناطيسي الکتريکي ساخته ميگردند.
مواد الکترومغناطيس تشکيل شده اند از يک سيم که بدور يک هسته آهنيپيچيده شده است (Electromagnet).
هنگامي که جريان الکتريکي از سيم عبور داده ميشود، يک ميدان مغناطيسي ايجاد مي گردد که شدت اين ميدان وابسته به جريان عبوري ازسيم است.
تمام مواد مي توانند طبق عکس العملهايشان درمقابل يک ميدان مغناطيسخارجي طبقه بندي گردند.
برخي ازمواد هنگامي که در داخل يک ميدان مغناطيسي بردهميشوند، بي تاثير مي مانند چنين موادي را ديامغناطيس (diamagnetic) گويند. اين موادرا نمي توان بطور مصنوعي مغناطيسي کرد و ضمناً اين مواد جذب ميدان مغناطيسي نميگردند. مثالهايي از اين مواد مي توانند چوب، شيشه و پلاستيک باشند. مواد فرومغناطيس( Ferromagnetic) که آهن (iron)، کبالت (cobalt) و نيکل (nickel) هستند، به شدت جذبميدان مغناطيسي مي گردند و ضمناً مي توانند تحت تاثير يک ميدان مغناطيسي، به موادمغناطيسي دائمي تبديل گردند. يک آلياژ از آلومينيوم، کبالت و نيکل که آلنيکو ( Alnico) ناميده مي گردد، يک ماده مغناطيسي مفيدتري نسبت به آهن و کبالت و نيکلدراين گروه از مواد مغناطيسي است و بيشتر استفاده مي گردد. مواد پارامغناطيس(paramagnetic) تاحدي بين مواد فرومغناطيس و مواد ديا مغناطيسقرار ميگيرند.
اين مواد به طور اندکي جذب ميدان مغناطيسي مي گردند و در اثر قطعميدان مغناطيسي خارجي ، خاصيت مغناطيسي خود را از دست مي دهند. مواد حاجبي(contrast agent) که در MRI استفاده ميگردد پارامغناطيس هستند.

تاثير پذيري مغناطيسي (magnetic susceptibility):
 

درجه مواد مختلف طي مغناطيسي شدن راتاثيرپذيري مغناطيسي گويند.
مثلاً هنگامي که يک چوب دريک ميدان مغناطيس قوي قرارمي گيرد، اين چوب ميدان مغناطيسي را شدت
نمي بخشد ولي هنگامي که آهن در يک ميدانمغناطيسي قرار مي گيرد، اين آهن به شدت ميدان مغناطيسي را تقويت مي کند پس چوبداراي تاثيرپذيري مغناطيسي کم است و آهن داراي تاثيرپذيري مغناطيسي زياداست.

انواع مغناطيس هاي مورد استفاده در سيستم MRI
 

در سيستمهاي MRI براي اعمال ميدان مغناطيس خارجي، ممکن است انواع مغناطيس هاي زير، مورد استفادهقرار گيرد:
1- مغناطيس دائمي Permanent Magnet
2- مغناطيس مقاومتي Resistive Magnet
3- مغناطيس ابر رسانا Superconductive Magnet
در سيستم MRI، ميدان مغناطيسي خارجي بايد داراي خواص زير باشد:
الف- يکنواخت بودن شدت ميدان ( Field Uniformity ) در منطقه مورد نظر
ب- ثابت بودن شدت ميدان ( Field Stablity ) در مدت زمان آزمايش
ج- بالا بودن نسبت سيگنال به نويز SNR ( Signal to Noise Ratio )

مغناطيسهاي دائمي ( Permanet Magnets )
 

اين مغناطيس ها از آهنربايطبيعي ساخته شده اند،قدرت مغناطيسي آنها معمولاً از 05/0 تا 5/0 تسلا مي باشد. اينمغناطيس ها داراي يکنواختي ميدان ( Field Uniformity ) پايين و شدت ميدان ثابت درطول زمان آزمايش ( Field Stability ) مي باشند.

مغناطيس هاي مقاومتي ( Resistive Magnets )
 

اين مغناطيس ها براساس استفاده از خاصيتالقاء مغناطيسي حاصل از عبور يک جريان الکتريکي از يک سيم پيچ، ساخته مي شوند. يکنواختي شدت ميدان در اين مغناطيس ها خوب و پايداري آن متوسط است.
از اينمغناطيسها براي ايجاد شدتهاي بين 04/0 تا 5/0 تسلا استفاده مي شود.

مغناطيسهاي ابررسانا ( Superconductive Magnets )
 

سيم پيچ اين مغناطيس ها از مواد ابررسانا ( Superconductive) ساخته شده است. لذا بدليل مقاومت الکتريکي خيلي کم، گرماي ناچيزي در آنها توليد ميشود.
با اين مغناطيسها مي توان ميدانها قوي ( تا 2 تسلا يا بيشتر ) توليد نمود.
يکنواختي وپايداري شدت ميدان مغناطيسي توليد شده خيلي خوب است.
برايايجاد خاصيتابررسانايي، اين مغناطيس ها را در درجه حرارت هليوم مايع ( 2/4 درجهکلوين ) همراه بانيتروژن مايع ( 77 درجه کلوين ) قرار مي دهند.
در اثرافزايشدرجه حرارت،خاصيت ابر رسانايي سيستم کاهش مي يابد. اين پديده را Quench گويند.

ديپلها (dipole)
 

هرماده مغناطيسي از دوقطبي ها تشکيل شده است که اين دو قطبي ها با شکستن يک آهنربا از بين نمي روند، پسهمواره ما دريک ماده مغناطيسي دو قطب شمال و جنوب را خواهيم داشت.

جذب و دفع (Attraction and Repulsion)
 

همانند بارهاي الکتريکي، قطبهاي مغناطيسي هم ناميکديگر را دفع مي کنند و قطب هاي مغناطيسي ناهمنام، همديگر را دفع مي کنند. همچنينبطور ساده، خطوط فرضي ميدان مغناطيسي قطب شمال (N) را ترک مي کنند و به قطب جنوب(S) وارد مي شوند.

القاء مغناطيسي (magnetic induction)
 

همانند بار الکترواستاتيک که ميتواند از يک جسم بهجسم ديگر القاء گردد، مواد مغناطيسي هم مي توانند بوسيله القاء، مغناطيسي گردند. خطوط فرضي ميدان مغناطيسي که توصيف گرديد، خطوط مغناطيسي (magnetic lines) القاءناميده مي شوند و تراکم اين خطوط وابسته به شدت ميدان مغناطيسي است.
اجسام فرومغناطيس مي توانند به ماده مغناطيسي از طريق القاء تبديل گردند.
هنگامي که يکماده فرومغناطيس مثلاً يک قطعه آهن نرم ( soft Iron) به درون يک ميدان مغناطيسيبرده مي شود،خطوط القاء تغيير پيدا مي کنند و بوسيله آهن جذب مي گردند و آهن بطورموقت به يک ماده مغناطيسي تبديل مي گردد ولي اگر يک ماده ديامغناطيسي مثل مس(copper) را جايگزين آهن کنيم، چنين اتفاقي نمي افتد.

نيروي مغناطيسي (magnetic force)
 

نيرويهاي الکترومغناطيسي بوسيله تئوري ميدان تابشالکترومغناطيسي ماکسول به هم مرتبط مي گردند. اين تئوري بيان مي کند که نيرويي کهبوسيله ميدان مغناطيسي ايجاد مي گردد، همانند نيرويي است که بوسيله ميدان الکتريکيايجاد ميگردد.

تئوري ميدان ماکسول:
 

نيروي مغناطيسي متناسب است با ضرب شدتقطبهاي مغناطيسي تقسيم بر مربع فاصله بين آنها. واحد SI شدت نيروي مغناطيسي تسلا(Tesla) است. واحد قديمي ترآن گوس (gauss) است که يک تسلا برابر است با 10.000 گوس. (1 T=10,000 G)
منبع: سايت ويکي پديا
ارسال توسط کاربر محترم:alibifa