Magnet Yapısı ve Süper İletkenlik

Yorum bırakın / Biyomedikal, Blog / Yazan mikail / Mayıs 8, 2018

Magnet Yapısı ve Teknolojisi

İçindekiler

MR cihazının en önemli parçası olan magnetin yapısı incelendiğinde geçmişten günümüze birçok magnet çeşitleri üretilmiş bunların içinde en çok kabul göreni “süper iletken magnet” olmuştur. Bunun yanı sıra “rezistif magnet” ise “açık MR” sisteminde kullanılmaktadır. Geçmişten günümüze üretilen magnet çeşitleri aşağıdaki gibidir:
 Permanent magnet
 Rezistif magnet
 Süper iletken magnet

Süper İletken Magnet

Çalışma prensibi süper iletkenlik yasasına dayanır. Süper iletkenlik yasası mutlak sıfıra (-273ºC, 0ºK) soğutulmuş iletkenlerin direncinin sıfır olduğunu söyler. Bu magnetler bir tank içine iletken sargıların döşenmesi ile kurulur. Sargı döşeli bu tank içindeki iletkenlerin mutlak sıfır sıcaklığına indirebilmek için sıvı helyum (He) kullanılır.
Sıvı He -269ºC’dir ve çok yüksek basınçuygulandığında oda sıcaklığında da sıvı hâlde kalabilir. İşte bu çok yüksek basınca dayanıklı tanka sıvı helyum depolandığında sargıların sıcaklığı mutlak sıfıra çok yakın bir sıcaklık olan -269ºC’ye soğumuş olur. Bu sıcaklıkta sargıların iç direnci yok denecek kadar azdır. Daha sonra sargılara verilen 600A’lık akım (1.5T’lik manyetik alan için) direnç sıfıra çok yakın olacağı için uzun bir süre yaklaşık
olarak aynı değerde sargılarda devridaim yapacaktır. Yine Faraday kanunlarına dayanarak halka şeklindeki bir iletken telden geçen akım, telin ortasında yaratacağı manyetik alandan dolayı sürekli içinden 600A akım akan tellerin ortasındaki manyetik alan da yaklaşık olarak 1.5T olacaktır. Bu yöntemle çok uzun süreli ve oldukça yüksek bir manyetik alan elde edilir. Bunun yanı sıra bu tarz bir magnetin yapısından dolayı maliyetinin çok yüksek olacağı açıktır.

Süperiletkenlik Nedir?

Süperiletkenlik, sıcaklık belli bir değerin altına düştüğünde bir malzemenin direncinin tamamen sıfır olmasıdır. 1911 yılında Heike Kamerlingh Onnes tarafından keşfedilmiştir. Katı cıvanın elektrik direnci üzerine çalışan Onnes, direncin 4,2 Kelvin’in altında sıfıra düştüğünü gözlemlemiştir. Sonraları kurşun, niyobyum nitrat gibi çok sayıda başka malzemenin de süperiletkenlik gösterdiği bulunmuştur. Süperiletkenlik kuantum mekaniği ile açıklanabilen bir olgudur, klasik mekanik ile açıklanamaz.

Sıfırlara Rağmen Süperiletken Kahramanlar

Belli bir “kritik” sıcaklığın altında, malzemeler iki temel özellik ile karakterize edilen süper-iletken duruma geçerler: Birincisi, elektrik akımının geçişine direnç göstermezler. Direnç sıfıra düştüğünde, herhangi bir enerji kaybı olmaksızın akım malzemenin içinde dolaşabilir. İkincisi, yeterince zayıf olmaları koşuluyla, dış manyetik alanlar süper iletkene nüfuz etmeyecek, ancak yüzeyinde kalacaktır. Bu alan çıkarma olgusu, 1933’te ilk kez gözlem yapan fizikçi Meissner’den sonra Meissner etkisi olarak bilinir.

Kaynakça: