Номер 2, страница 197 - гдз по физике 10 класс учебник Казахбаева, Кронгарт

2. Что называется магнитно-резонансным томографом? Как он устроен и в чем заключается принцип его работы?

2. Магнитно-резонансный томограф (МРТ) — это сложное медицинское диагностическое устройство, предназначенное для получения послойных изображений (томограмм) внутренних органов и тканей человека без использования ионизирующего излучения.

Говоря о его устройстве, можно выделить несколько основных компонентов. Главный элемент — это сверхпроводящий магнит, который создает очень сильное и однородное постоянное магнитное поле. Он представляет собой большую катушку, охлаждаемую жидким гелием. Далее идут градиентные катушки — три набора катушек, создающие переменные, более слабые магнитные поля, которые позволяют точно определять пространственное положение сигнала. Именно их работа создает характерный громкий стук. Радиочастотная (РЧ) катушка выполняет две функции: передает в тело пациента радиочастотные импульсы и принимает ответные сигналы. Также в состав входят стол для пациента, на котором он перемещается внутрь магнита, и компьютерная система, которая управляет всем процессом и реконструирует изображения из полученных данных.

Принцип работы МРТ основан на явлении ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Процесс можно описать в несколько шагов. Во-первых, происходит поляризация: протоны водорода в теле человека, ведущие себя как микромагниты, выстраиваются в сильном магнитном поле томографа. Во-вторых, они начинают прецессировать (вращаться) вокруг направления поля с определенной частотой, которая называется частотой Лармора и описывается формулой $ \omega_0 = \gamma B_0 $. В-третьих, происходит возбуждение: РЧ-катушка посылает импульс на этой же частоте, протоны поглощают его энергию и отклоняются. В-четвертых, следует релаксация и регистрация сигнала: после отключения импульса протоны возвращаются в исходное состояние, излучая поглощенную энергию в виде радиосигнала, который улавливается катушкой. Наконец, происходит формирование изображения: поскольку разные ткани (жир, вода, мышцы) имеют разное время релаксации (T1 и T2), интенсивность их сигнала отличается. Компьютер анализирует эти различия и с помощью градиентных полей определяет точное местоположение каждого сигнала, строя из них детальное послойное изображение.

Ответ: Магнитно-резонансный томограф — это медицинский прибор для получения изображений внутренних органов, использующий явление ядерного магнитного резонанса. Он состоит из мощного магнита, градиентных и радиочастотных катушек, и компьютерной системы. Принцип его работы заключается в возбуждении протонов водорода в теле человека с помощью радиоволн в сильном магнитном поле и регистрации сигналов, которые они излучают при возвращении в исходное состояние. Различия в этих сигналах от разных тканей позволяют построить детальное изображение.