핵물리학 MRI의 원리

소개

핵물리학 레포트
MRI (핵자기공명영상)의 원리

목차

자기공명의 개념

본문내용

1. 자기공명의 개념
원자핵을 구성하는 물질에는 양성자와 중성자 두 종류가 있으며, 양성자는 전하를 띠고 있는 반면에 중성자는 질량은 있음에도 불구하고 전하를 띠지 않는다. 또한 양성자와 중성자는 스핀과 자기 모멘트를 가지고 있어 각각은 하나의 미세자석과 같다.
인체 내에 있는 많은 원자중에 제일 많은 구성 성분은 수소이며 주로 물의 형태로 약 80%를 차지하고 있으며, 한 개의 양성자와 전자를 갖고 있다. 수소는 한 개의 양성자(proton)를 중심으로 MRI장치 내의 강한 자장 안에서 한 개의 전자가 선회운동을 하고 있으며 전하가 있고 자전하며 동시에 질량이 있어서 작은 막대자석으로 볼 수 있다
proton은 외부에서 자석(자기장)이 접근하지 않는 한, 제멋대로 놓여 있다. 따라서, 전체 혹은 단위 부피에 있는 수많은 proton의 자기모멘트 총합은 0이다. 여기에 강력한 MRI의 자기장 Bo을 걸면 proton들은 Bo와 같은 방향으로 정렬하며 에너지가 낮은 상태 즉 평행 상태와 에너지가 높은 반평행 상태의 두 그룹으로 나뉜다(그림 2). 또 프로톤처럼 내부 자장을 가지고 있는 원자핵들에 대해서는 세차운동하는 팽이에 비유할 수 있다(그림 1). 스핀도 자체로 회전하고 세차운동을 하며 그 회전의 주기는 자기장의 크기에 따라 달라지며 자기장이 일정하다면, 항상 같은 주기(같은 속도 즉 같은 주파수)로 세차운동을 하고 있다. 지구 중력이 팽이 세차운동의 원인인 것처럼, 원자핵에 작용하는 자기력이 없다면 세차운동 자체도 있을 수 없다. 이처럼 원자핵의 스핀은 외부 자기장을 축으로 하여 세차운동을 하며 이 세차운동을 하는 회전 속도, 즉 주파수 F는 라모방정식(Larmor equation)이라는 식으로 표현된다.

참고자료

· 없음