Bionayte Vaihtuvassa Magneettikentassa

Bionäyte muuttuvassa mageneettikentässä

magneettikentt%C3%A42.jpg

Termit

B= magneettivuon tiheys [T] =tesla As/m^2
H= magneettikentän voimakkuus As
Magneettinen vastus R = l1/(u1*A1) + l2/(u2*A2) [ A/Wb]
eri materiaalien magneettivastukset lasketaan yhteen
μ0= 4*pii*10^-7
μ= ur* μ0
μr = aineen suhteellinen pemeabiliteetti verrattuna tyhjiön permabiliteettettiin
μ0 on pemeabiliteetti tyhjiössä
l1 = ilmavälin pituus metrissä
l2 = raudan tehollinen pituus metrissä
A1= ilmavälin pinta-ala
A2 =raudan pinta-ala

Permeabiliteetti on magneettikentäntiheuden ja magneettikentän voimakkuuden suhde

Raudan suhteellinen permeabilitetti on 3000-4000 ja ilman 1
Tyjiössä μ0 muuttuu linearisesti ,mutta ei raudassa.

bionaytemagneettikentassa.jpg

Kuva 1

Rautasydämmisen muuntajan keskiorrelle tehdään näyettä varten l1=4-5 mm rako, johon bionäyte laitetaan
Muuntajan sydämen magneettivuon pituus l2 on 30+30+30+30 mm


bionaytemagneettikentassa2.jpg
Kuva 2

Bionäyte laitetaan magneettikenttään ilmavälissä.
Bionäytteiden muutokset voidaan mitata valospektianalysaattorilla
http://robotti.wikidot.com/projektit2011

Magneettikentän tiheys muuttuu näytteen kohdalla. Jos magneettikentän tiheyden muutos on tarpeeksi, tätä voidaan käyttää
biotekniikan tutkimuksessa.


bionaytemagneettikentassa3.jpg
Kuva 3
Magneettiset voimaviivaat kulkevat pohjoisnavasta etelänapaan.

Miten Magneettiset voimaviivaat voidaan mitata tai nähdä?

Vanha keino on käyttää raudan viilajauhetta.
magnettube.jpg
Uudemmat miittarit käyttävät Hall-anturia.

Entä simulointiohjelmat?

Kuka on käyttänyt niitä?
Tätä kannattaa kokeilla, lähdekooditkin ovat ilmaisia.
http://www.falstad.com/vector3dm/

magneettikentt%C3%A4.jpg
bionaytemagneettikentassa4.jpg

Kuva 4

Paramagneettisen aineen permeabiliteetti kasvaa magneettikentän voimakkuuden kasvaessa.

Diamagneettisen aineen
permeabiliiteetti pienenee magneettikentän voimakkuuden kasvaessa.

bionaytemagneettikentassa5.jpg
Kuva 5

Miten lasketaan 20 kierroksen ja 20A virran aiheuttama magneettivuon tiheys sähkömagneetissa, jossa on 4 mm ilmaväli ja 120 mm raudan pituus?
Raudan magneettivastus on mitätön (1/45 osa ) ilmaan verratuna vaikka rautaosuuden pituus on 120/4= 30 kertaa pidempi.

Ilmavälin etäisyys pienemmän ja isomman pään kanssa on sama joka kohdasta, jotta magneettivuo jakaantuisi tasan joka kohdasta.

r1=r2=r3


NMR (nuclear magnetic resonance) eli ydinmagneettinen resonanssi on hyödyllinen tekniikka orgaanisen kemiassa.

NMR edellyttää, että näyte voidaan sijoittaa erittäin suuren magneettiseen kenttään.
Sellanen laite on suuri ja kallis. Suprajohtavat magneetit jäähdytetään nestemäisellä heliumilla.
Ryhmä USAssa on onnistunut saavuttamaan NMR spektroskopiatuloksia ilman magneetteja.
Työ voisi johtaa kannettava NMR massaspektrometriin ja mahdollisesti jopa pieni henkilökohtaiseen spektrometrii, jolla voisi tehdä lääketieteellisiä diagnooseja.
Nyclear_magentic_resonace.jpg

Lisätietoja
http://physicsworld.com/cws/article/news/46114

NMR-mittaukset tehdään tavallisesti liuoksessa.

Tulokseksi saadaan spektri, josta nähdään atomien kemialliset siirtymät, signaalien intensiteetit sekä niiden jakautumat.
Atomiytimen aiheuttaman signaalin intensiteetti antaa tietoa samanlaisten ytimien lukumäärästä näytteessä, signaalin jakauma puolestaan antaa tietoa muista lähellä sijaitsevista ytimistä ja molekyylin avaruusrakenteesta.

NMR ilmiötä käytetään mm. magneettikuvauksessa.


Pekka OH3GDO 3.6.2011

Unless otherwise stated, the content of this page is licensed under Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License