MRI en de spin van deeltjes

Anne stelde deze vraag op 17 februari 2023 om 09:29.

Hallo
Ik zou graag een vraag willen stellen over de MRI en beeldvormingstechniek daarvan.
Ik begrijp dat door een sterk magnetisch veld de protonen in een lichaam worden gericht.
Daarna gaan door een bepaalde frequentie van radiostraling de deeltjes omklappen en daarna vallen ze weer terug en komt die straling weer vrij en wordt dat gemeten. Dat snap ik wel.
Maar ik vroeg me af of alle elektronen in een lichaam, die ook een spin hebben, ook gericht worden in zo'n sterk magnetisch Veld. Als elektronen ook allemaal één kant op gericht gaan worden, gebeurt er dan niks bijzonders in het lichaam . En veranderen de atomen dan niet ? Want de elektronen zijn vaak gepaard in een energieniveau en alles is stabiel. Als ze allemaal een kant op gaan richten gebeurt er toch iets geks. Of heeft het magneetveld alleen maar invloed op protonen en gebeurt er niks met de elektronen ? Hebt u daar een antwoord op ?
Groetjes van Anne

Reacties

Theo de Klerk op 17 februari 2023 om 09:46
Ook elektronen  hebben een spin en kunnen "gericht" worden. Maar (net als protonen) kan dat alleen bij de juiste omstandigheden. Elektronen houden zich aan het Pauliverbod: geen 2 elektronen kunnen precies dezelfde set quantumgetallen hebben (en daarmee onderling verwisselbaar zijn). Voor de twee elektronen in de binnenste schil/baan rondom een atoomkern betekent dit dat eentje "spin up" en eentje "spin down" is. Een magneetveld kan proberen beide"spin up" te zetten, maar dat mag niet. Er zijn ook situaties waar het wel mag maar het magneetveld onvoldoende energie levert om het elektron te laten richten in de goede richting.
Dit geldt ook voor protonen: bij mri richten niet alle protonen zich. Maar genoeg om het effect te gebruiken voor de meting.

Als elektronen zich richten, verandert een atoom in enkele aspecten (zoals jij ipv staat of gaat liggen). Maar die  verandering is alleen merkbaar voor experimenten die van die spin afhangen. Voor het overige blijft het atoom gewoon wat het was: chemisch niet veranderd en fysisch ook niet (op spin na)
Jaap op 17 februari 2023 om 14:43
Dag Anne,
Over onderzoek aan de hand van de spin van elektronen…
Bij sommige stoffen met ongepaarde elektronen is onderzoek met 'electron paramagnetic resonance' (EPR) ofte wel 'electron spin resonance' (ESR) mogelijk. Deze techniek is enigszins vergelijkbaar met kernspinresonantie (NMR, toegepast bij MRI), maar er wordt gebruik gemaakt van de aangeslagen toestand van elektronspins.
Door praktische problemen wordt EPR vooral toegepast in de chemie en biochemie, hoewel wikipedia ook vermeldt dat 'Injection of spin-labeled molecules allows for electron resonance imaging of living organisms.'
Het bovenstaande sluit slechts zijdelings aan op je vragen. Misschien vind je het niettemin interessant.
Groet, Jaap

https://en.wikipedia.org/wiki/Electron_paramagnetic_resonance

https://en.wikipedia.org/wiki/Unpaired_electron

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Noortje heeft negentien appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Noortje nu over?

Antwoord: (vul een getal in)