การสั่นพ้องของแม่เหล็กนิวเคลียร์

  นับตั้งแต่ได้มีการค้นพบ เอ็นเอ็มอาร์  ในปี ค.ศ. 1946  เอ็นเอ็มอาร์ได้ถูกนำมาใช้ศึกษาสมบัติเชิงแม่เหล็กของนิวเคลียสโดยนักฟิสิกส์  นักโบราณคดี  นักดาราศาสตร์  นักธรณีวิทยาและวิศวกร   ต่างก็ใช้หัววัดเอ็นเอ็มอาร์วัดสนามแม่เหล็ก   นักเคมีได้พบว่าเอ็นเอ็มอาร์เป็นวิธีการสำคัญในการวิเคราะห์หาโครงสร้างโมเลกุลของสารอินทรีย์และสารประกอบใหม่ๆ   รวมทั้งการสังเคราะห์สารประกอบใหม่ที่ยังไม่เคยมีใครค้นพบมาก่อน  โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมผลิตยาเอ็นเอ็มอาร์ยังให้ข้อมูลเกี่ยวกับสารสังเคราะห์จำพวกพอลิเมอร์  ซึ่งเป็นวัสดุพื้นฐานของพลาสติก    และมีการใช้เอ็นเอ็มอาร์วิเคราะห์ผลผลิตจากธรรมชาติที่สกัดได้จากพืชและสัตว์    นอกจากนี้ยังใช้เอ็นเอ็มอาร์ศึกษาผลของยาที่มีต่อมนุษย์    แม้ว่ายานั้นจะมีปริมาณน้อยมาก   นักชีววิทยาก็ใช้เอ็นเอ็มอาร์ศึกษาโครงสร้างของโปรตีนและการทำงานของเอนไซม์  เป็นต้น

   การประยุกต์เอ็นเอ็มอาร์ที่สำคัญและเกี่ยวข้องโดยตรงกับมนุษย์ก็คือ  มีการนำหลักการของเอ็นเอ็มอาร์ร่วมกับเทคโนโลยีด้านคอมพิวเตอร์ด้านคอมพิวเตอร์ไปใช้ในการถ่ายภาพภาคตัดขวางของร่างกายมนุษย์ (magnetic resonane imaging  เรียกย่อว่า  MRI) 

   ในการถ่ายภาพภาคตัดขวางของร่างกายมนุษย์นั้น    นิวเคลียสที่เกี่ยวข้องก็คือ   นิวเคลียสของไฮโดรเจน  เนื่องจากธาตุไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของเซลล์สิ่งมีชีวิตและมีปริมาณมากที่สุด   ในร่างกายมนุษย์มีไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบถึงร้อยละ 75  และนิวเคลียสของไฮโดรเจนเป็นนิวเคลียสที่มีโครงสร้างที่ง่ายที่สุด   ซึ่งมีองค์ประกอบคือ  โปรตอนเพียงตัวเดียวเพราะเหตุว่าโปรตอนเป็นอนุภาคที่มีสปินและโมเมนต์แม่เหล็ก    ดังนั้นเมื่ออยู่ในสนามแม่เหล็กจึงทำให้เกิ ดปรากฏการณ์เอ็นเอ็มอาร์ได้

แผนภาพแสดงส่วนประกอบของเครื่องเอ็มอาร์ไอ

 เครื่องเอ็นเอ็มอาร์มีโครงสร้างและส่วนประกอบ  ดังรูป    ขดลวดขนาดใหญ่ทำหน้าที่สร้างสนามแม่เหล็ก  ขดลวด RF (radiofrequency  coil หรือ  signal coil)   ทำหน้าที่ผลิตพัลส์ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงคลื่นวิทยุ (หรือโฟตอน)  ซึ่งจะทำให้นิวเคลียสไฮโดรเจนเปลี่ยนระดับพลังงานจากระดับพลังงานต่ำกว่าไปสู่ระดับพลังงานที่สูงกว่า  ขดลวดเหล่านี้ยังสามารถวัดการดูดกลืนพลังงานหรือการปลดปล่อยพลังงาน (ซึ่งทำให้รู้ความถี่ f ได้จากสมการ (3)  คือ )  เมื่อนิวเคลียสกลับมาสู่ระดับพลังงานต่ำกว่าตามเดิม

   ในการสร้างภาพจำเป็นต้องใช้คอมพิวเตอร์วิเคราะห์ข้อมูลและแปลงข้อมูลนั้นเป็นภาพตัดขวางของร่างกาย   เทคนิคนี้เรียกว่า  computerized  tomography  เรียกย่อว่า  CT (tomography  มาจากคำในภาษากรีกว่า tomos แปลว่า ชิ้นบาง  และ graph แปลว่า ภาพ)

 ดูการทดลองเสมือนเรื่องคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า    ผลของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

            

   

ภาพตัดขวางสมองแสดงมันสมอง  กระโหลกศีรษะ  เนื้อเยื่อใบหน้าและกระดูกสันหลัง
 

การถ่ายภาพภาคตัดขวาง  คนไข้นอนอยู่ในเครื่องเอ็มอาร์ไอ  
ขณะที่ภาพตัดขวางของสมองปรากฏบนจอภาพคอมพิวเตอร์

 เอ็มอาร์ไอเป็นกระบวนการที่ซับซ้อน     แต่มีข้อได้เปรียบกว่าการถ่ายภาพด้วยวิธีอื่น  คือ มันสามารถแยกแยะสัญญาณจากเนื้อเยื่ออ่อนที่แตกต่างกันได้     นอกจากนี้สัญญาณเอ็นเอ็มอาร์ยังบอกข้อมูลเกี่ยวกับเวลาที่นิวเคลียสไฮโดรเจน (โปรตอน)       ใช้ในการกลับสู่สภาวะเดิมได้อีกด้วย   เวลานี้เรียกว่า   เวลาคลายตัว (relaxation time)    และแพทย์พบว่านิวเคลียสไฮโดรเจนในเนื้องอกมีเวลาคลายตัวยาวนานกว่าไฮโดรเจนในเนื้อเยื่อปกติ

 ข้อได้เปรียบอีกประการของเอ็มอาร์ไอ  ก็คือ  ไม่มีรังสีที่มีพลังงานพอที่จะเป็นอันตรายต่อเนื้อเยื่อของร่างกาย    เพราะปริมาณคลื่นวิทยุที่ร่างกายคนไข้ดูดกลืนมีค่าน้อยเกินกว่าที่จะเหนี่ยวนำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีใดๆ ในร่างกาย    และผลที่จะเกิดจากสนามแม่เหล็กก็น้อยมาก   ข้อดีเหล่านี้ตรงข้ามกับการถ่ายภาพโดยใช้รังสีเอ็กซ์     เพราะปริมาณรังสีอาจทำลายเซลล์ในร่างกายบางเซลล์ได้   อย่างไรก็ตามเทคนิคการถ่ายภาพโดยใช้รังสีเอ็กซ์ยังมีบทบาทสำคัญในทางการแพทย์   เพราะค่าใช้จ่ายต่ำและยังใช้ได้ดีเหมาะกับการวินิจฉัยโรคอื่นๆ อีกมาก

train03.gif

hand01_up.gif

 

 

 

ศัพท์วิทยาศาสตร์ ฉบับราชบัณฑิตสถาน

A  B  D  F  G  H  I  J  K  L  M 

N  O  Q  R  S  T  U  V  W  X  Y 

                        ถ        

                              อ   

นักวิทยาศาสตร    หน่วย      ศัพท์แผ่นดินไหวตัวอักษรจาก A-M   จาก N-Z

 

 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

คำศัพท์คณิตศาสตร์ที่น่าสนใจ

หมวด :

| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

    ศัพท์เคมี    ศัพท์คณิตศาสตร์   ศัพท์ฟิสิกส์   

     

 บทความวิทยาศาสตร์      ศัพท์ชีววิทยา      สื่อการสอนฟิสิกส์      ศัพท์วิทยาศาสตร์    

คณิตศาสตร์ราชมงคล

           ฟิสิกส์ราชมงคลใหม่

พจนานุกรมเสียง 1   แมว    วัว 1    วัว 2    วัว 3    เหมียว  

แกะ     พจนานุกรมภาพการ์ตูน  พจนานุกรมภาพเคลื่อนไหว  

ดนตรี  Bullets แบบ JEWEL  พจนานุกรมภาพต่างๆ 

ภาพเคลื่อนไหวของสัตว์ต่างๆ  โลกและอวกาศ

อุปกรณ์และเครื่องมือต่างๆ

  หนังสืออิเล็กทรอนิกส์ 

ฟิสิกส์ 1(ภาคกลศาสตร์) 

 ฟิสิกส์ 1 (ความร้อน)

ฟิสิกส์ 2 

กลศาสตร์เวกเตอร์

โลหะวิทยาฟิสิกส์

เอกสารคำสอนฟิสิกส์ 1

ฟิสิกส์  2 (บรรยาย)

แก้ปัญหาฟิสิกส์ด้วยภาษา c  

ฟิสิกส์พิศวง

สอนฟิสิกส์ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

ทดสอบออนไลน์

วีดีโอการเรียนการสอน

หน้าแรกในอดีต

แผ่นใสการเรียนการสอน

เอกสารการสอน PDF

สุดยอดสิ่งประดิษฐ์

   การทดลองเสมือน 

บทความพิเศษ 

ตารางธาตุ(ไทย1)   2  (Eng)

พจนานุกรมฟิสิกส์ 

 ลับสมองกับปัญหาฟิสิกส์

ธรรมชาติมหัศจรรย์ 

 สูตรพื้นฐานฟิสิกส์

การทดลองมหัศจรรย์ 

ดาราศาสตร์ราชมงคล

  แบบฝึกหัดกลาง 

แบบฝึกหัดโลหะวิทยา  

 แบบทดสอบ

ความรู้รอบตัวทั่วไป 

 อะไรเอ่ย ?

ทดสอบ(เกมเศรษฐี) 

คดีปริศนา

ข้อสอบเอนทรานซ์

เฉลยกลศาสตร์เวกเตอร์

คำศัพท์ประจำสัปดาห์

 

  ความรู้รอบตัว

การประดิษฐ์แของโลก

ผู้ได้รับโนเบลสาขาฟิสิกส์

นักวิทยาศาสตร์เทศ

นักวิทยาศาสตร์ไทย

ดาราศาสตร์พิศวง 

การทำงานของอุปกรณ์ทางฟิสิกส์

การทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ

 

  การเรียนการสอนฟิสิกส์ 1  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

1. การวัด

2. เวกเตอร์

3.  การเคลื่อนที่แบบหนึ่งมิติ

4.  การเคลื่อนที่บนระนาบ

5.  กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

6. การประยุกต์กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

7.  งานและพลังงาน 

8.  การดลและโมเมนตัม

9.  การหมุน  

10.  สมดุลของวัตถุแข็งเกร็ง

11. การเคลื่อนที่แบบคาบ

12. ความยืดหยุ่น

13. กลศาสตร์ของไหล  

14. ปริมาณความร้อน และ กลไกการถ่ายโอนความร้อน

15. กฎข้อที่หนึ่งและสองของเทอร์โมไดนามิก 

16. คุณสมบัติเชิงโมเลกุลของสสาร

17.  คลื่น

18.การสั่น และคลื่นเสียง

  การเรียนการสอนฟิสิกส์ 2  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต  

1. ไฟฟ้าสถิต

2.  สนามไฟฟ้า

3. ความกว้างของสายฟ้า 

4.  ตัวเก็บประจุและการต่อตัวต้านทาน 

5. ศักย์ไฟฟ้า

6. กระแสไฟฟ้า 

7. สนามแม่เหล็ก

 8.การเหนี่ยวนำ

9. ไฟฟ้ากระแสสลับ 

10. ทรานซิสเตอร์ 

11. สนามแม่เหล็กไฟฟ้าและเสาอากาศ 

12. แสงและการมองเห็น

13. ทฤษฎีสัมพัทธภาพ

14. กลศาสตร์ควอนตัม

15. โครงสร้างของอะตอม

16. นิวเคลียร์ 

  การเรียนการสอนฟิสิกส์ทั่วไป  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

1. จลศาสตร์ ( kinematic)

   2. จลพลศาสตร์ (kinetics) 

3. งานและโมเมนตัม

4. ซิมเปิลฮาร์โมนิก คลื่น และเสียง

5.  ของไหลกับความร้อน

6.ไฟฟ้าสถิตกับกระแสไฟฟ้า 

7. แม่เหล็กไฟฟ้า 

8.    คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากับแสง

9.  ทฤษฎีสัมพัทธภาพ อะตอม และนิวเคลียร์ 

 

กลับหน้าแรกโฮมเพจฟิสิกส์ราชมงคล