Тесла (единица измерения) — это… Что такое Тесла (единица измерения)?
У этого термина существуют и другие значения, см. Тесла.Те́сла (русское обозначение: Тл; международное обозначение: T) — единица измерения индукции магнитного поля в Международной системе единиц (СИ), численно равная индукции такого однородного магнитного поля, в котором на 1 метр длины прямого проводника, перпендикулярного вектору магнитной индукции, с током силой 1 ампер действует сила 1 ньютон.
Через другие единицы измерения СИ 1 Тесла выражается следующим образом:
Размерность теслы: MT−2I−1
Единица названа в честь изобретателя Николы Тесла.
Характерные значения
- Во внешнем космосе магнитная индукция составляет от 0,1 до 10 нанотесла (от 10−10 Тл до 10−8 Тл).
- Магнитное поле Земли значительно варьируется во времени и пространстве. На широте 50° магнитная индукция в среднем составляет 5·10−5 Тл, а на экваторе (широта 0°) — 3,1·10−5 Тл.
- Сувенирный магнит на холодильнике создает поле около 5 миллитесла.
- Отклоняющие дипольные магниты Большого адронного коллайдера — от 0,54 до 8,3 Тл.
- В солнечных пятнах — 10 Тл.
- Рекордное значение постоянного магнитного поля, достигнутое людьми без разрушения установки — 100,75 Тл[1]
- Рекордное значение импульсного магнитного поля, когда либо наблюдавшегося в лаборатории — 2,8·103 Тл[2]
- Магнитные поля в атомах — от 1 до 10 килотесла (103 — 104 Тл).
- На нейтронных звёздах — от 1 до 100 мегатесла (106 Тл — 108 Тл).
- На магнетарах — от 0,1 до 100 гигатесла (108 — 1011 Тл).
Кратные и дольные единицы
Кратные | Дольные | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
величина | название | обозначение | величина | название | обозначение | ||
101 Тл | декатесла | даТл | daT | 10−1 Тл | децитесла | дТл | dT |
102 Тл | гектотесла | гТл | hT | 10−2 Тл | сантитесла | сТл | cT |
103 Тл | килотесла | кТл | kT | миллитесла | мТл | mT | |
106 Тл | мегатесла | МТл | MT | 10−6 Тл | микротесла | мкТл | µT |
109 Тл | гигатесла | ГТл | GT | 10−9 Тл | нанотесла | нТл | nT |
1012 Тл | тератесла | ТТл | TT | 10−12 Тл | пикотесла | пТл | pT |
1015 Тл | петатесла | ПТл | PT | 10−15 Тл | фемтотесла | фТл | fT |
1018 Тл | эксатесла | ЭТл | ET | 10−18 Тл | аттотесла | аТл | aT |
1021 Тл | зеттатесла | ЗТл | ZT | 10−21 Тл | зептотесла | зТл | zT |
1024 Тл | йоттатесла | ИТл | YT | 10−24 Тл | йоктотесла | иТл | yT |
применять не рекомендуется |
Примечания
В клинике МЕДСИ в Санкт-Петербурге работает МР-томограф 3 Тесла
Оглавление
Очень часто в статьях и рекламных материалах медицинской тематики, посвященных МР‑томографии, можно встретить фразу, где упоминается Тесла. Понятно, что в данном случае Тесла – это единица измерения, но что она измеряет? При чем здесь Тесла? Много ли это или мало, например, 3 Тесла? И какова принципиальная разница между томографами в 1.5 и 3 Тесла?
Ответы на все эти вопросы вы найдете в нашей небольшой статье.
Единица измерения мощности магнитного поля
Магнитное поле, необходимое для получения томограмм, бывает различным по мощности. Эту мощность поля принято называть «напряженностью». Напряженность магнитного поля томографа измеряется в Теслах (1 Тл). Эта величина измерения названа в честь знаменитого изобретателя и ученого Николы Тесла (1856 – 1943). Этот гений совершил значительный прорыв в науке XX века. Всемирную славу ему принесли его исследования в области электричества и магнетизма. Именно поэтому, единица измерения плотности магнитного потока была названа его именем, и введена в 1960 году в Международную систему единиц (СИ).
Принцип работы МР‑томографа
При упрощенном объяснении, можно сказать, что аппарат для проведения МР‑томографии представляет собой большой магнит. Метод диагностики основан на способности сильного магнитного поля «возбуждать» ионы водорода, которые входят в состав воды – самого распространенного вещества в теле человека. Попадая под воздействие магнитного поля, клетки начинают испускать слабые сигналы, которые воспринимаются «чувствительными антеннами» томографа. Отсюда становится ясно, для каких органов предпочтительнее МРТ исследование, а именно для органов, где больше всего воды: головной мозг, спинной мозг, мягкотканые структуры позвоночника (диски, связки, нервные корешки, межпозвоночные суставы), крупные суставы (коленный, плечевой, височно‑нижнечелюстной и т.д.).
Нормальные клетки органов и тканей, не пораженных болезненным процессом, имеют один уровень сигнала. «Больные» клетки – это всегда другой, измененный сигнал в той или иной степени. На изображении измененные патологическим процессом участки тканей и органов выглядят иначе, чем здоровые. Это и есть основа МРТ‑диагностики, главная задача которой заключается в получении максимально информативного изображения быстро и качественно, с комфортом для пациента.
Действие электромагнитных импульсов и сильного магнитного поля не опасно для организма человека.
Магнитное поле 3 тесла – это много или мало?
Все магнитно‑резонансные томографы делятся на:
- Низкопольные – 0.23‑0.35 Тесла
- Среднепольные – 1 Тесла
- Высокопольные – 1.5‑3 Тесла
Данные, получаемые с помощью этих типов томографов отличаются. Чем выше магнитное поле – тем выше качество получаемых снимков.
Много ли это – 3 Тесла? Для сравнения, мощность магнитного поля Земли составляет всего 0,00005 Тесла. Сувенирный магнит на холодильнике создает поле около 5 МиллиТесла, а магниты Большого адронного коллайдера имеют мощность – от 0,54 до 8,3 Тесла.
В медицинских учреждениях, как правило, используются магнитно‑резонансные томографы мощностью 1 – 3 Тесла , а томографы от 5 Тесла и выше чаще всего применяются в научных целях.
Таким образом, следует заключить, что сила магнитного поля томографа, измеряемая в Теслах, является серьезным показателем информативности магнитно‑резонансной томографии и, чем выше этот показатель, тем лучше, однако сегодняшний разумный предел, используемый в медицинских целях – это 3 Тесла.
МРТ 1,5 тесла vs МРТ 3 тесла
Качество изображений, получаемых на аппаратах с магнитными полями 1 – 1,5 Тесла – высокое, 3 Тесла – очень высокое! Кроме того, чем больше напряженность поля томографа, тем меньше времени нужно затратить на получение одинаковых по качеству изображений. Например, «стандартное» исследование головного мозга на томографе с полем 1 Тесла занимает до 15 минут, а на томографе с полем 1,5 Тесла — уже 10‑12 минут, 3 Тесла – примерно 6 минут. Иногда это имеет очень большое значение: например, если обследуют ребенка или пациента в тяжелом состоянии.
Вообще, МРТ 3 Тесла применяется для определения очень тонких структур и тканей, не различимых при МРТ 1,5 Тесла и меньше. Более высокое напряжение магнитного поля 3 Тесла, даже при минимальной толщине срезов (0.8 – 1.5 мм), позволяет получать изображение с высоким разрешением, что помогает распознавать причины заболеваний, которые связаны с минимально заметными изменениями.
Таким образом, можно сделать вывод, что диагностика с помощью МР‑томографа 3 Тесла имеет ряд преимуществ по сравнению с аппаратами 1.5 Тесла:
- Уменьшение времени проверки
- Получение более тонких срезов без потери качества и с более высоким разрешением
- Высококачественное изображение самых мелких сосудов, сердца, суставов
- Более подробная визуализация анатомической структуры
- Быстрота: сокращение времени, необходимого на проведение исследования
МР‑томограф мощностью 3 Тесла позволяет получить врачам исключительно точную анатомическую картину и эта картина стоит тысячи слов!
Доходы Ивангая пересчитали в электромобилях Tesla |
Для одних интервью у Юрия Дудя — явный признак профессионального успеха и признания заслуг, а для других — то, что меняет жизнь. Вот всего несколько примеров: после случайного попадания в выпуск «вДудя» с Юрой Борисовым слесарь-велосипедист Александр Иванов стал локальной знаменитостью: меньше чем за час количество его подписчиков в инстаграме выросло с 60 до 2600, то бишь в 40 с лишним раз. Андрей Дороничев из Google и Николай Давыдов из венчурного фонда Gagarin Capital так вдохновились откликом зрителей на видео о Кремниевой долине, что запустили проект для начинающих стартаперов «Место». А после выхода фильма «Камчатка — полуостров, про который все забыли» билеты в Петропавловск-Камчатский стали искать на 167% чаще. Еще одним человеком, чью жизнь изменило интервью у Дудя, стал Ивангай. Правда, речь не о новых проектах и подписчиках (их у Вани и без Дудя было предостаточно), а о финансах: сервис аналитики ютьюб-каналов Social Blade изменил систему оценки примерных доходов блогера. Теперь подсчет идет не в долларах, а в электромобилях Tesla Model 3, камерах Sony и ракетах SpaceX.
Поясняем для тех, кто не смотрел выпуск. Дудь сослался на старинное интервью Вани для журнала Forbes. Там блогер сказал, что измеряет свои рекламные контракты в автомобилях Tesla. Оказалось, что Ивангай слегка преувеличил. Примерно в то время ему пришел контракт на 70 тысяч долларов (столько тогда стоил электрокар компании Илона Маска). Блогер подумал, что после этого сможет вообще не работать, а каждый следующий рекламодатель будет предлагать ему все больше и больше, но немного переоценил свои возможности: этот контракт был самым крупным в карьере. Аналитики Social Blade решили утешить Ваню и развить его идею. Они конвертировали все его доходы в технику. Например, теперь. примерная месячная прибыль блогера составляет от пяти фотокамер до трех электрокаров. В переводе на обычные деньги это от 6,8 тысяч до 108,2 тысяч долларов. А за год Ваня получает до одной ракеты. Она, по подсчетам аналитиков, стоит примерно 1,3 млн долларов.
Одно печально: не успели фанаты обрадоваться, как изображения машинок, камер и ракет пропали с сайта. На баг эта ситуация мало похожа — явно прослеживается сарказм. Судя по всему, конвертация оказалась первоапрельской шуткой. Надеемся, юмористам из Social Blade хватило внимания: Ивангай рассказал об их проделках в сторис, так что количество уникальных пользователей сайта должно было возрасти в разы.
Фото: Инстаграм @boredoneguy
Магнитные сигналы сердца | Наука и жизнь
Американские ученые объединились с немецкими коллегами, чтобы проверить работу мини-датчика, который способен улавливать магнитные сигналы сердцебиений.
Впервые в условиях, напоминающих клинические испытания, ученые проверили работу магнитного мини-датчика. В датчике, размером с кубик сахара, умещается около ста миллиардов атомов рубидия в газообразной форме, маломощный инфракрасный лазер и оптика. Этот побочный продукт разработки миниатюрных атомных часов, созданный несколько лет назад, раньше использовали большей частью в физических лабораториях.
Наука и жизнь // Иллюстрации‹
›
Для проведения биомедицинских измерений американские ученые из Национального института стандартов и технологий (NIST) отправились в Германию, где находится здание с самым лучшим в мире магнитным щитом, блокирующим магнитное поле Земли и другие внешние источники (Physikalisch Technische Bundesanstalt — PTB). Маленький прибор измеряет магнитную активность сердца в пикоТеслах (триллионная доля Тесла). Для сравнения, магнитное поле Земли в миллион раз сильнее магнитного поле сердца (и измеряется в миллионных долях Тесла), а уж для получения изображений магнитного резонанса используют поля в несколько миллионов раз больше (несколько Тесла).
Во время экспериментов датчик размещали в пяти миллиметрах над грудью лежащего пациента с левой стороны. Прибор улавливал слабые, но регулярные магнитные сигналы сердечных ударов. Для проверки такие же сигналы ученые записали с помощью «золотого стандарта» магнитных измерений — SQUID (superconducting quantum interference device).
Мини-датчики успешно прошли испытания в пикоТесловом диапазоне. Дальнейшие усовершенствования позволят измерять еще более слабые магнитные поля человеческого мозга (еще на порядок меньше). Несмотря на то, что у магнитных датчиков выше уровень «шума», они значительно меньше SQUIDs и их можно устанавливать близко к источнику магнитного поля. Они просты в производстве, сравнительно недорогие и работают при комнатной температуре (в отличие от SQUIDs, рабочая температура которых – минус 269 градусов Цельсия).
Так как датчики способны стабильно работать десятки секунд, ученые предполагают их в будущем использовать в магниторелаксометрии (magnetorelaxometry — MRX). При этом намагниченные наночастицы вводят непосредственно в биологические ткани, чтобы, например, проследить доставку лекарства к органу-мишени. Прибор позволит измерить намагниченность и получить изображения наночастиц в организме пациента.
Датчики Tesla обнаружили невидимого человека на кладбище
Пользователь Twitter Ovidiu Maciuc опубликовал ролик, снятый из электрокара Tesla в США в середине дня, когда машина оказалась возле небольшого кладбища. Датчики машины показали, что рядом с автомобилем по кладбищу движется человек. Но в камеру снимавшего это смартфона видно, что на кладбище никого нет. При этом машина продолжала отслеживать невидимку достаточно долго, пока он не исчез.
Ролик длится 14 секунд и все это время Tesla сигнализирует водителю, что рядом с машиной датчики «видят» нечто и опознают это как человека, выводя соответствующее предупреждение на монитор.
Инцидент произошел во время движения электрокара мимо небольшого кладбища, традиционного для США — могилы прикрыты плитами, нет никаких возвышающихся памятников. Машина до начала съемки, насколько можно понять, двигалась на автопилоте, затем водитель притормозил, пытаясь понять — обнаружение невидимого человека это кратковременный сбой электроники или нет. Оказалось, что нет — датчики уверенно фиксировали человека там, где никого не было.
Через некоторое время нечто, воспринимаемое машиной как человек, пропало с радаров.
В Tesla пока никак не прокомментировали инцидент. Пользователи социальной сети в комментариях в шутку отметили, что, по всей видимости, это новая функция от Илона Маска, которая позволяет видеть призраков. Сам Маск, при том, что Ovidiu Maciuc его тэгнул, пока также никак не отреагировал на странное поведение электроники Tesla в ролике.
Сутками ранее стало известно, что машины Tesla в ближайшее время могут получить новую функцию, с помощью которой смогут общаться с пешеходами. Маск выложил в Twitter короткий ролик с подписью, что Tesla скоро заговорят с людьми и это не шутка. Предполагается, что машины через внешние динамики смогут при движении на небольшой скорости эмитировать звуки различных транспортных средств, например, цокот копыт лошади. Впрочем, звукового мусора в городах и так достаточно, если заговорят еще и машины, то это может быть не так забавно, как кажется на первый взгляд.
Бесконтактный температурный контроль сотрудников — Оборудование для предотвращения эпидемий
Обращения граждан о личном приеме рассматриваются на соответствие следующим требованиям:
- просьба гражданина о личном приеме не должна быть анонимной;
- интересующий гражданина вопрос должен относиться к компетенции театра кукол;
- представляемые гражданином материалы не должны содержать выражений, оскорбляющих честь и достоинство других лиц;
- в случае если интересующий гражданина вопрос на момент приема является очевидным и не требует дополнительной проверки, ответ на обращение с согласия гражданина может быть дан устно в ходе личного приема. В остальных случаях дается письменный ответ по существу поставленных в обращении вопросов в срок не более 30 дней со дня личного приема гражданина в театре кукол, о чем гражданин информируется на личном приеме
Прием представителей организаций (юридических лиц), общественных объединений, государственных органов и органов местного самоуправления
Прием проводится каждый первый и последний вторник месяца.
Время приема: 15.00 — 17.00. Предварительная запись по телефону 8 (3842) 36-67-09.
Прием проводится по адресу г. Кемерово, ул. Весенняя, 18 в служебном кабинете директора ГАУК «Кемеровский областной театр кукол им. Арк. Гайдара».
Прием проводит директор театра кукол Колодчук Галина Михайловна (либо уполномоченные на то лица).
При рассмотрении обращения не допускается разглашение сведений, содержащихся в обращении, а также сведений, касающихся частной жизни гражданина, без его согласия. Информация о персональных данных граждан, направивших обращение в электронном виде, хранится и обрабатывается с соблюдением требований Федеральным законом от 27.07.2006 № 152-ФЗ «О персональных данных».
Более доступный и «дальнобойный» кроссовер Tesla Model Y (Long Range RWD) стал на конвейер
Tesla начала (пробное) серийное производство новой конфигурации компактного электрокроссовера Tesla Model Y — одномоторной модификации Long Range RWD. Об этом рассказал сайт Electrek, ссылаясь на источники, знакомые с планами компании.
В прошлом месяце мы узнали, что Tesla передумала выпускать базовую версию Standard Range за $39 тыс. из-за «неприемлемо низкого» запаса хода (<250 миль по циклу EPA). Делая анонс, глава Tesla Илон Маск уточнил, что самым доступным предложением в линейке станет «дальнобойная» заднеприводная Long Range RWD с запасом хода свыше 300 миль (около 500 км) — к слову, на недавнем отчете он заявил, что запас хода в 500 км для современных электромобилей должен стать отраслевым стандартом.
Тогда Маск сообщил, что Long Range RWD выйдет в ближайшие месяцы и будет стоить $45 тыс. (то есть, на $6 тыс. дороже отмененной Standard Range). Буквально на днях вариант Long Range RWD кроссовера Model Y ненадолго появился на официальном сайте, причем с более высокой ценой $48 тыс. Пока неясно, сколько в итоге будет стоить оговариваемая Long Range RWD, но в ее скором выходе никаких сомнений нет.
В публикации источника говорится, что Tesla собрала несколько тестовых экземпляров Model Y LR RWD на сборочной линии GA4 (сокращение от General Assembly Line 4) во Фримонте, прежде чем временно остановить ее для модернизации.
GA4 — это та самая известная производственная линия Tesla под «палатками». В 2018 году для решения производственных проблем с Model 3 компания Tesla всего за три недели запустила новую сборочную линию под гигантским тентом. Именно эта производственная линия в итоге помогла Tesla нарастить выпуск электромобилей Model 3 до 5000 машин в неделю.
Новейший компактный электрокроссовер Tesla Model Y, вышедший на рынок в марте, сейчас продается в США и Канаде в двух более дорогих конфигурациях — двухмоторная Dual Motor AWD и заряженная Performance.
Сейчас производство Model Y ведется только на заводе Tesla во Фримонте. В будущем эта модель также будет выпускаться еще и на заводе Gigafactory 3 в Шанхае, и на будущем немецком заводе Tesla Gigafactory 4 в Бранденбурге, а также на планируемом Gigafactory 5 в Техасе. По плану, европейские покупатели Model Y смогут получить машины, когда заработает строящийся сейчас завод Gigafactory 4 в Берлине — это должно произойти уже в 2021 году.
Источник: Electrek
Из лаборатории Теслы в Лос-Аламос: мощные магниты совершают полный оборот
На этой неделе на сайте Energy.gov мы возвращаемся к легендарному соперничеству между двумя наиболее важными в истории изобретателями и инженерами в области энергетики: Томасом Эдисоном и Николя Тесла. Проверяйте каждый день, чтобы узнать больше об их жизни, их изобретениях и о том, как их вклад все еще влияет на то, как мы используем энергию сегодня. Поддержите своего фаворита с помощью хэштегов #teamedison и #teamtesla в социальных сетях или проголосуйте на нашем сайте.
В марте 2012 года ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории установили мировой рекорд, достигнув магнитного импульса 100,75 тесла, что примерно в 2 000 000 раз мощнее магнитного поля Земли.
Установка импульсного поля в Национальной лаборатории Лос-Аламоса включает в себя батареи конденсаторов, генераторы и технические системы, необходимые для поддержки множества мощных магнитов. Один из них — многозарядный магнит 100 тесла, который создает самое мощное неразрушающее магнитное поле в мире.
Изучение магнитов и их свойств неразрывно связано с одним из наших изобретателей на этой неделе: Николя Тесла. Тесла открыл вращающееся магнитное поле в 1882 году, физический принцип, который заметно фигурировал во многих его будущих изобретениях. Тесла (Тл) была удостоена чести очень немногих ученых. Она была обозначена как единица измерения плотности магнитного потока или силы магнитного поля в 1956 году. Тесла используется как единица измерения очень сильных магнитных полей. и является стандартом Международной системы единиц (СИ), а гаусс (Г) обычно используется для более слабых магнитных полей.Единица измерения определяется масштабом: одна тесла равна 10 000 гаусс. Для сравнения: магнитное поле Земли имеет плотность магнитного потока около 50 микротесла, или 0,00005 тесла.
Этот многозарядный магнит 100 тесла, названный так потому, что его можно использовать снова и снова, не разрушаясь силой создаваемого им магнитного поля, является импульсным, то есть генерируемое им поле может поддерживаться только на короткое время. промежуток времени. Сам магнит расположен внутри контейнера с жидким азотом, что поддерживает температуру -198.15 градусов по Цельсию (-324,67 градусов по Фаренгейту), что предотвращает перегрев магнита из-за мощного импульса электричества. Устройство импульсного поля и его набор магнитов доступны для использования исследователями и учеными из академических кругов и частного сектора в качестве назначенного пользователя.
Магнит 100 тесла в Лос-Аламосской национальной лаборатории используется для изучения сверхпроводимости, того, как различные материалы ведут себя под воздействием очень сильного магнитного поля, и его даже можно использовать в качестве наномасштабного микроскопа.Все это стало возможным благодаря новаторским открытиям, сделанным Никола Тесла более века назад.
Никола Тесла: Человек, стоящий за устройством магнитного поля — Рогин — 2004 — Журнал магнитно-резонансной томографии
В сообществе специалистов по магнитному резонансу (МР) Тесла известен как единица магнитной индукции или плотности магнитного потока в метр-килограмм. -второй системы (СИ) (1). Он был назван в честь Николы Теслы Комитетом действий Международной электротехнической комиссии 27 июня 1956 года.Цель этой статьи — представить жизнь и достижения этого сербско-американского изобретателя и исследователя, открытия которого сыграли решающую роль в продвижении нас в современную эпоху. У него было 700 патентов, охватывающих все аспекты науки и техники. Открытия Теслы включают катушку Тесла, электропроводность переменного тока, улучшенное освещение, новые формы газотурбинных двигателей, робототехнику, флуоресцентный свет, беспроводную передачу электроэнергии, радио, дистанционное управление, открытие космических радиоволн и использование ионосферы в научных целях. целей.
РАННИЙ ЛЕТ
Никола Тесла родился 10 июля 1856 года в деревне Смильян, провинция Лика, Австро-Венгерской империи, ныне входившей в состав Сербии (2-6) (рис. 1). Он был четвертым ребенком из пяти лет. У него были две старшие сестры, брат и младшая сестра. Его отец, преподобный Милютин Тесла, был сербским православным священником; его мать, Джука (Мандич), была необразованной, но очень умной в отношении создания устройств и улучшения инструментов.Тесла заявил: «Хотя я должен проследить влияние моей матери, какими бы изобретательными я ни обладал, обучение, которое дал мне отец, должно быть, было полезным. Он включал в себя всевозможные упражнения, такие как угадывание мыслей друг друга, обнаружение дефектов той или иной формы выражения, повторение длинных предложений или выполнение мысленных вычислений. Эти ежедневные уроки были предназначены для укрепления памяти и разума, и особенно для развития критического чутья, и, несомненно, были очень полезны »(7-9). Обе семьи родом из Западной Сербии, и в течение нескольких поколений они отправляли своих сыновей служить церкви или армии, а своих дочерей выходили замуж за служителей или офицеров.Ожидалось, что Тесла пойдет по стопам своего отца, но он преуспел в математике и естественных науках в первые школьные годы в Смиляне и соседнем городке Госпич, куда его родители переехали, когда ему было семь лет. Постепенно стало ясно, что молодой и независимый Тесла не является кандидатом в семинарию. Он посещал Высшую настоящую гимназию в Карловаце, Хорватия. В возрасте 17 лет он заболел холерой; девять месяцев он был болен и едва мог двигаться. Его отец, видя, что его сын не выздоравливает, пообещал ему, что, если он выздоровеет, он отправит его в лучшие школы, чтобы закончить образование.Это, по словам Теслы, ускорило его выздоровление. Тесла получил университетское образование в области машиностроения и электротехники в Техническом университете Граца, Австрия, и Пражском университете (1879–1880). В Граце он впервые увидел динамо-машину Gramme, которая работала как генератор, а при реверсировании превращалась в электродвигатель; и он придумал способ использовать переменный ток с пользой.
A: Тесла в 36 лет. B: Тесла в 80 лет.
РАННЯЯ РАБОТА
В январе 1881 года Тесла переехал в Будапешт, где работал в новом центральном телеграфе венгерского правительства. Во время своего недолгого пребывания там Тесла изобрел телефонный усилитель, усиливающий слабый электрический ток. В следующем году Тесла занял позицию в компании Continental Edison в Париже, Франция (8). Его работа заключалась в устранении проблем, возникающих на заводах Эдисона в Германии и Франции, и во время командировки в Страсбург в 1883 году он сконструировал в нерабочее время свой первый асинхронный двигатель — технологический прогресс, который вскоре изменил мир (9, стр. 10).
В Германии и Франции он попытался заинтересовать инвесторов своей концепцией двигателя переменного тока, но безуспешно. Было ясно, что для реализации своей идеи ему придется встретиться с величайшим инженером-электриком в мире: Томасом Альва Эдисоном. В 1884 году Тесла решил переехать в Соединенные Штаты, где были интересные разработки в области электротехники и больше возможностей для финансирования своих исследований. Он получил место в исследовательской лаборатории Эдисона в Нью-Йорке.
ПЕРЕМЕЩЕНИЕ В США
В возрасте 28 лет Никола Тесла прибыл в Нью-Йорк и был шокирован тем, что он обнаружил. «То, что у меня осталось, было красивым, артистичным и захватывающим во всех смыслах; то, что я здесь увидел, было обработано, грубо и непривлекательно. Америка на сто лет отстает от Европы по уровню цивилизации ». У сербского иммигранта было четыре цента в кармане, некоторые математические вычисления, чертеж идеи летательного аппарата и рекомендательное письмо от Чарльза Бэтчелора, одного из деловых партнеров Эдисона в Европе (9).
Электричество впервые было введено в Нью-Йорк в конце 1870-х годов. Лампа накаливания Эдисона вызвала огромный спрос на электроэнергию, и его электростанция постоянного тока на Перл-стрит в нижнем Манхэттене быстро становилась монополией. На улицах отдельные столбы несли десятки кривых перекладин, поддерживающих провисающие провода, а оголенная электрическая проводка представляла постоянную опасность. Несмотря на опасность, богатые жители Нью-Йорка поспешили наладить проводку в своих домах, самым важным из которых был банкир Дж.П. Морган, вложивший большие средства в Эдисона.
Именно в таком положении дел иммигрант из Восточной Европы ростом 6 футов 4 дюйма вошел в офис Эдисона. Взволнованный и напуганный встречей со своим героем, Тесла вручил Эдисону рекомендательное письмо: «Мой дорогой Эдисон, я знаю двух великих людей, и ты один из них. Другой — этот молодой человек! »Тесла начал описывать проделанные им инженерные работы и свои планы относительно двигателя переменного тока.
И Тесла, и Эдисон разделяли общую черту гения: ни одному из них, казалось, не нужно было много спать.Эдисон мог проводить несколько дней, время от времени подремывая на диване в своем офисе. Тесла утверждал, что его рабочее время на машиностроительном заводе Эдисона — 10:30 утра. до 5 утра. на следующий день. Даже в преклонном возрасте Тесла говорил, что спал всего два или три часа в сутки. Однако на этом сходство закончилось. Тесла полагался на моменты вдохновения, детально воспринимая изобретение в своем мозгу, прежде чем перейти к этапу строительства. Эдисон был человеком проб и ошибок, который описал изобретение как 5% вдохновения и 95% пота.Эдисон был самоучкой, а Тесла получил формальное европейское образование. Их отношения были бурными, в основном из-за разногласий по поводу переменного тока (изобретение Теслы) и постоянного тока (изобретение Эдисона) как лучшего средства генерации и передачи электрического тока. То, что их разногласия приведут к конфликту, было лишь вопросом времени.
Инвесторы обратились к Тесле и попросили его разработать улучшенный метод зажигания дуги. Хотя это была не та возможность, на которую он надеялся, группа была готова профинансировать Tesla Electric Light Company.Новый гордый владелец приступил к работе и изобрел уникальную дуговую лампу красивого дизайна и эффективности. К сожалению, все заработанные деньги пошли инвесторам, а все, что получила Tesla, — это стопка бесполезных сертификатов на акции.
НЕЗАВИСИМАЯ ЛАБОРАТОРИЯ
Но удача Tesla скоро изменилась. Г-н А.К. Браун из компании Western Union согласился инвестировать в идею Теслы о двигателе переменного тока. В 1887 году в небольшой лаборатории недалеко от офиса Эдисона компания Tesla быстро разработала все компоненты для системы генерации и передачи электроэнергии переменного тока, которая сегодня используется повсеместно во всем мире.«Двигатели, которые я построил там, — сказал Тесла, — были именно такими, как я их себе представлял. Я не пытался улучшить дизайн, а просто воспроизводил изображения такими, какими они представлялись мне, и операция всегда была такой, как я ожидал »(6). Он признал, что главным преимуществом системы переменного тока было то, что с трансформаторами было проще и дешевле передавать очень высокие напряжения на очень большие расстояния. Вскоре он популяризировал систему переменного тока, сделав ее практичной для работы с асинхронными токами и вращающимися магнитными полями.Тесла проводил выставки в своей лаборатории, в которых он зажигал лампы без проводов, позволяя электричеству течь через свое тело, чтобы развеять страхи перед переменным током. Его часто приглашали читать лекции дома и за границей. Битва за производство его двигателя была окончена. Но борьба за коммерческое внедрение только начиналась.
СОТРУДНИЧЕСТВО WESTINGHOUSE-TESLA
Отважный промышленник из Питтсбурга по имени Джордж Вестингауз (1846–1914), изобретатель железнодорожных пневматических тормозов, услышал об изобретении Теслы и подумал, что оно могло быть недостающим звеном в передаче электроэнергии на большие расстояния.Он пришел в лабораторию Теслы и сделал предложение о покупке патентов за 60 000 долларов, включая 5 000 долларов наличными и 150 акций Westinghouse Corporation. Он также согласился платить роялти в размере 2,50 доллара за каждую проданную электрическую мощность. Задумываясь о новых изобретениях, Тесла быстро потратил половину своего вновь обретенного состояния на новую лабораторию. С прорывом, обеспеченным патентами Tesla, разразилась полномасштабная промышленная война. Фактически на кону стояло будущее промышленного развития в Соединенных Штатах, и будет ли выбранная технология — переменный ток Westinghouse или постоянный ток Эдисона.
Корпорация Westinghouse выиграла тендер на освещение Всемирной ярмарки в Чикаго, первой в истории выставки, полностью посвященной электричеству. Ярмарку также называли Колумбийской экспозицией в честь 400-летия открытия Америки Колумбом. В отличие от недавно созданной компании General Electric (GE) (компании, которая поглотила компанию Edison), Westinghouse наполовину подорвала предложение GE на миллион долларов. Большая часть предполагаемых расходов GE была связана с количеством медного провода, необходимого для использования энергии постоянного тока.Выигравшая заявка Westinghouse предлагала более эффективную и экономичную систему кондиционирования воздуха. Колумбийская выставка открылась 1 мая 1893 года. В тот вечер президент Гровер Кливленд нажал кнопку, и 100 000 ламп накаливания осветили неоклассические здания ярмарки. Этот «Город Света» был разработан Tesla, Westinghouse и 12 новыми 1000-сильными генераторами переменного тока, расположенными в Зале Машиностроения. В Большом зале электричества была с гордостью представлена многофазная система производства и передачи электроэнергии переменного тока Tesla.Для 27 миллионов человек, посетивших ярмарку, было совершенно ясно, что сила будущего — это кондиционер.
Этот успех стал одним из факторов, позволивших выиграть контракт на установку первого силового оборудования на Ниагарском водопаде; это оборудование носило имя Теслы и номера патентов. К 1896 году проект обеспечил электричеством Буффало. Ниагарская электростанция доказала работоспособность многофазной системы переменного тока Теслы и создала такую систему питания, которая в конечном итоге будет использоваться в Соединенных Штатах и во всем мире.
ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И БЕСПРОВОДНАЯ ПЕРЕДАЧА ЭНЕРГИИ
Вернувшись в свою лабораторию на Гранд-стрит в Нью-Йорке, Тесла занялся исследованием высокочастотного электричества. В 1888 году Генрих Герц экспериментально подтвердил, что электрическая искра распространяет электромагнитные волны в космос. Эти открытия определили радиоволны и вызвали интенсивные рассуждения о новых возможностях электричества. Тесла начал поиск устройства, которое могло бы доставить его на эту неизведанную территорию.Он знал, что более высокие частоты будут иметь много технических преимуществ; лампы могли бы светиться ярче, энергия могла бы передаваться более эффективно, и все это было бы менее опасно, потому что энергия могла бы безвредно проходить через тело (7-10).
Тесла начал свои исследования в области высоких частот с создания вращающихся генераторов переменного тока, которые могли работать на более высоких скоростях; но когда он приблизился к 20 000 циклов в секунду, машины начали разлетаться, оставив его далеко от его цели.Ответ пришел с замечательным устройством, которое до сих пор известно как катушка Тесла, которое до сих пор широко используется в радио, телевизорах и другом электронном оборудовании для беспроводной связи. Это изобретение, запатентованное в 1891 году, взяло обычный бытовой ток с частотой 60 циклов в секунду и повысило его до чрезвычайно высоких частот — до сотен тысяч циклов в секунду. Помимо высоких частот, катушка также может генерировать чрезвычайно высокие напряжения.
Тесла разработал одни из первых неоновых и люминесцентных ламп для высоких частот.Тесла также стал заниматься рентгеновскими исследованиями. В то время одна теория заключалась в том, что слепоту можно вылечить с помощью рентгеновских лучей. Тесла указал, что этому нет никаких доказательств. Однако он был убежден, что с помощью рентгеновских лучей открыл способ стимуляции мозга, и неоднократно подвергал свою голову воздействию радиации. С экспозицией от 20 до 40 минут он смог показать костные очертания черепа, орбиты, нижней челюсти и соединение позвоночного столба с черепом. Он был первым, кто предположил, что рентгеновские лучи можно использовать в терапевтических целях — возможно, для «проецирования химических веществ в человеческое тело».Его эксперименты с теневыми изображениями были похожи на те, которые позже были использованы Вильгельмом Рентгеном, когда он открыл рентгеновские лучи в 1895 году. Услышав новости об открытии рентгеновских лучей и их замечательной полезности, Тесла сразу же телеграфировал свои теплые поздравления по телеграфу. Немецкий физик. Тесла почувствовал, что его неопубликованная работа была подтверждена, и быстро начал работу над эффективными генераторами для рентгеновских аппаратов.
Но эти открытия меркли по сравнению с его открытием в ноябре 1890 года, когда он осветил электрическую лампу без проводов, передав энергию по воздуху.Это было началом навязчивой идеи Теслы на протяжении всей жизни: беспроводной передачи энергии. В 1898 году Тесла объявил о своем изобретении телеавтоматической лодки с дистанционным управлением. Когда был высказан скептицизм, Тесла доказал свои утверждения перед толпой на Мэдисон-сквер в Нью-Йорке, продемонстрировав передачу электроэнергии с помощью нескольких построенных им радиоуправляемых моделей лодок.
РАДИО ВОЛНЫ
Со своими недавно созданными катушками Тесла изобретатель вскоре обнаружил, что он может передавать и принимать мощные радиосигналы, когда они настроены так, чтобы резонировать на одной и той же частоте.Когда катушка настроена на сигнал определенной частоты, она буквально увеличивает поступающую электрическую энергию за счет резонансного действия. К началу 1895 года Тесла был готов передать сигнал на 50 миль в Вест-Пойнт, штат Нью-Йорк. Но в том же году случилась катастрофа. Пожар в здании уничтожил лабораторию Теслы, разрушив его работу. Время не могло быть хуже. В Англии молодой итальянский экспериментатор Гульельмо Маркони усердно работал над созданием устройства для беспроводного телеграфирования. Молодой Маркони получил первый патент на беспроводной телеграф в Англии в 1896 году.Его устройство имело только двухконтурную систему, которая, как говорили некоторые, не могла передавать сигнал «через пруд». Позже Маркони организовал демонстрации на большие расстояния, используя осциллятор Тесла для передачи сигналов через Ла-Манш. Тесла подал свои собственные базовые заявки на радиопатенты в 1897 году. Они были удовлетворены в 1900 году. Первая патентная заявка Маркони в Америке была отклонена. Пересмотренные заявки Маркони в течение следующих трех лет неоднократно отклонялись из-за приоритета Теслы и других изобретателей.
ПРУЖИНЫ КОЛОРАДО
В Колорадо-Спрингс, где он останавливался с мая 1899 года до начала 1900 года, Тесла продолжал свои эксперименты с электричеством, но на этот раз в большем масштабе, чем модели лодок. Как и прежде, его интересы были сосредоточены на передаче высокой энергии, отправке и получении беспроводных сообщений и связанных с этим вопросах, относящихся к высоковольтному электричеству. Он построил передающую башню мощностью 200 кВт, которая могла производить такие мощные молнии, что они могли перегрузить электрический генератор города.Он зажег 200 ламп без проводов с расстояния 25 миль и создал искусственную молнию, производя вспышки размером 135 футов. Фактически, во время одного эксперимента он создал искусственную молнию, которая вызвала возгорание муниципального генератора, погрузив город во тьму.
Тесла открыл земные стационарные волны (9, 10). Этим открытием он доказал, что землю можно использовать в качестве проводника и что она будет реагировать, как камертон, на электрические колебания определенного шага.Одно время он был уверен, что получал сигналы с другой планеты в своей лаборатории в Колорадо, и это утверждение было встречено с насмешками в некоторых научных журналах.
ПРОЕКТ ВАРДЕНКЛИФФ
Вернувшись в Нью-Йорк в 1900 году, Тесла начал строительство на Лонг-Айленде беспроводной башни мирового вещания Wardenclyffe Tower с капиталом в размере 150 000 долларов от финансиста Дж. П. Моргана. Цель этой беспроводной 187-футовой башни заключалась в том, чтобы служить всемирным центром связи для передачи данных, изображений и музыки.Тесла также планировал, что это будет маяк для точного времени, который будет свободно использоваться всеми странами для установки своих часов, а также в качестве навигационного маяка для кораблей в море. Башня, строительство которой началось в 1901 году, была популярным местом среди туристов, которые восхищались ее размерами. Проект был заброшен в 1903 году из-за финансовой паники, трудностей с рабочими и прекращения поддержки Морганом. Это было величайшее поражение Теслы. Теперь можно рассматривать башню Теслы как первый младенческий шаг к Интернету, спутникам глобального позиционирования, атомным часам (теперь в Национальной военно-морской обсерватории) и беспроводной связи (проявляющейся в сегодняшних повсеместных сотовых телефонах и их передающих башнях).
ПАТЕНТ НА РАДИО
Ни один патент не является по-настоящему безопасным, как показывает карьера Теслы. В 1900 году компания Marconi Wireless Telegraph Company Ltd. начала процветать на фондовых рынках — в первую очередь благодаря связям семьи Маркони с английской аристократией. Акции British Marconi взлетели с 3 до 22 долларов за акцию, а очаровательный молодой итальянский дворянин получил международное признание. И Эдисон, и Эндрю Карнеги инвестировали в Маркони, а Эдисон стал инженером-консультантом в American Marconi.Затем, 12 декабря 1901 года, Маркони впервые передал и принял сигналы через Атлантический океан. В 1904 году Патентное ведомство США неожиданно и неожиданно отменило свои предыдущие решения и выдало Маркони патент на изобретение радио. Причины этого так и не были полностью объяснены, но мощная финансовая поддержка Маркони в Соединенных Штатах предлагает одно возможное объяснение.
В то время Тесла был втянут в другие проблемы, но когда Маркони получил Нобелевскую премию в 1911 году, Тесла пришел в ярость.Он подал в суд на компанию Marconi за нарушение патентных прав в 1915 году, но не был в финансовом состоянии, чтобы вести судебный процесс против крупной корпорации. Лишь в 1943 году, через несколько месяцев после смерти Теслы, Верховный суд США оставил в силе патент на радиостанцию Теслы. У суда была эгоистичная причина для этого. Компания Marconi подала в суд на правительство Соединенных Штатов за использование ее патентов во время Первой мировой войны. Суд просто уклонился от иска, восстановив приоритет патента Теслы над Маркони.
ПОЗДНИЙ ЛЕТ
Тесла занялся турбинами и другими проектами.Из-за нехватки средств его идеи остались в его записных книжках, которые до сих пор изучаются инженерами на предмет нереализованных подсказок. В 1917 году Тесла был удостоен медали Эдисона — высшей награды, которую мог вручить Американский институт инженеров-электриков.
Тесла был известен своей элегантностью и необычными привычками. Он носил официальную одежду, даже работая на своих фабриках и в лабораториях. Он позволял себе лишь нескольких близких друзей. Среди них были писатели Роберт Андервуд Джонсон, Марк Твен и Фрэнсис Мэрион Кроуфорд.Он был совершенно непрактичен в финансовых вопросах. Тесла прожил большую часть своей жизни в номере-люкс в отеле Waldorf Astoria в Нью-Йорке. Он был эксцентриком, движимым принуждениями и прогрессирующей фобией микробов. На самом деле он не любил рукопожатие. У него был фиксированный распорядок дня — он всегда сидел за одним столом в столовой. У него было столько фобий, что у него не могло быть близких отношений с женщинами. Ему не нравилось большинство украшений, которые они носили, или их духи, и он терпеть не мог прикасаться к волосам.
ТЕСЛА И ВОЙНА
Великий американский патриот, Тесла опасался новой формы войны. Он предвидел ракеты с дистанционным управлением, подводную лодку и современный реактивный истребитель. Все эти прогнозы сбылись. Даже на пенсии Тесла продолжал писать, читать лекции и поощрять других молодых изобретателей. В свой 78-й день рождения он объявил, что ему удалось создать машину, производящую луч смерти, которая сможет уничтожить миллионную армию на расстоянии 200 миль и сбить 10 000 самолетов на таком расстоянии.Он думал, что это оружие положит конец войне, потому что, если бы оно было у каждой нации, никто бы не осмелился атаковать из-за его разрушительного характера. Людям останется заниматься более благородной работой, такой как искусство, музыка и наука. Оружие, описанное Теслой в 1934 году, сегодня звучит как оружие с пучками частиц, запланированное для использования в Стратегической оборонной инициативе. Говорят, что в последние годы его интересы были сосредоточены на уходе и кормлении голубей в местных парках.
8 января 1943 года Никола Тесла умер во сне в Нью-Йорке.Ему было 86 лет. Множество известных людей посетили его похороны в соборе Святого Иоанна Богослова, такие как президент Франклин Рузвельт и его жена Элеонора, мэр Нью-Йорка Фьорелло Х. Ла Гуардия, политические деятели из Югославии, лауреаты Нобелевской премии и лидеры науки. . Все хвалили его как провидца, заложившего основы современных технологий. Фактически, как обсуждалось выше, в течение года после его смерти Верховный суд США постановил, что радио изобрел Тесла, а не Гульельмо Маркони.
Югославия сделала его национальным героем и после Второй мировой войны основала музей Тесла в Белграде (рис. 2). Помимо почетных степеней американского и других университетов (включая Колумбийский и Йельский в 1894 году), Тесла при жизни получил медаль Эдисона и медаль Джона Скотта. В 1975 году он был занесен в Национальный зал славы изобретателей.
марки Tesla. A: Почтовая марка Николы Теслы, США, 1983 г. B: Памятная хорватская почтовая марка, посвященная 50-летию со дня смерти Николы Теслы, 1993 г. C: Югославия, 1953. D: Югославия, 1976 г.
ССЫЛКИ
- 1 Haas LF. Никола Тесла (1856–1943). J Neurol Neurosurg Psychiatry 2002; 72: 526.
- 2 Гурвиц Р.Сцены из прошлого: наследие Николы Теслы в современной визуализации. Рентгенография 2000; 20: 1020– 1022.
- 3 Bleich HL. Изобретатель по имени Никола Тесла. MD Comput 1995; 12: 81–86.
- 4 Шампо М.А., Кайл Р.А. Никола Тесла — пионер современной электроэнергетики. Mayo Clin Proc 1993; 68: 370.
- 5 Попович В, Хорват Р. Никола Тесла — лекции, патенты, статьи. В: В Попович, Р. Хорват, редакторы. Никола Тесла. Белград: Музей Николы Теслы; 1991. стр. 5–14.
- 6 Валентинуцци ME. Никола Тесла: почему ему так сопротивлялись и забыли? IEEE Eng Med Biol Mag 1998; 17: 74–75.
- 7 Тесла Н. Об электрическом резонансе. 1893 г. MD Comput 1995; 12: 137–140.
- 8 Бауэрс Б. Электротехника 100 лет назад. Br J Аудиол 1979; 2 (Дополнение): 1–4.
- 9 Б. Джонстон, редактор.Мои изобретения: автобиография Николы Тесла. Брекенридж, Колорадо: Книги двадцать первого века; 1974. стр. 10–21.
- 10 М. Чейни, редактор. Тесла — человек вне времени. Брекенридж, Колорадо: Книги двадцать первого века; 1987. с. 1– 27.
Насколько сильны магниты в аппарате МРТ?
Самый большой и самый важный компонент в системе МРТ — это магнит .Магнит в системе МРТ оценивается с использованием единицы измерения, известной как тесла . Другая единица измерения, обычно используемая с магнитами, — это гаусс (1 тесла = 10 000 гаусс). Магниты, используемые сегодня в МРТ, имеют диапазон от 0,5 до 3,0 тесла, или от 5000 до 30 000 гаусс. В исследованиях используются сверхмощные магниты — до 60 Тесла. Сравнивая с магнитным полем Земли 0,5 Гаусса, вы можете увидеть, насколько невероятно мощны эти магниты.
Из-за мощности этих магнитов аппарат для МРТ может быть очень опасным местом, если не соблюдаются строгие меры предосторожности. Металлические предметы могут стать опасными снарядами, если они попадут в комнату сканирования. Например, скрепки, ручки, ключи, ножницы, кровоостанавливающие зажимы, стетоскопы и любые другие мелкие предметы можно без предупреждения вытащить из карманов и с тела, после чего они полетят к отверстию магнита (туда, где находится пациент). на очень высоких скоростях, представляя угрозу для всех в комнате. Кредитные карты, банковские карты и все остальное с магнитным кодированием будут удалены большинством систем МРТ.
Магнитная сила , приложенная к объекту, увеличивается на экспоненциально по мере приближения к магниту. Представьте, что вы стоите на расстоянии 15 футов (4,6 м) от магнита с большим трубным ключом в руке. Вы можете почувствовать легкое притяжение. Сделайте пару шагов ближе, и тяга станет намного сильнее. Когда вы приближаетесь к магниту на расстояние менее 3 футов (1 метра), гаечный ключ, скорее всего, вырвется у вас из рук. Чем больше у объекта массы, тем он опаснее — сила, с которой он притягивается к магниту, намного сильнее.Ведра для швабры, пылесосы, стойки для внутривенных вливаний, кислородные баллоны, носилки для пациентов, кардиомониторы и бесчисленное множество других объектов были втянуты в магнитные поля аппаратов МРТ. Более мелкие предметы обычно можно вытащить из магнита вручную. Большие, возможно, придется вытаскивать с помощью лебедки или даже отключить магнитное поле.
Перед тем, как позволить пациенту или обслуживающему персоналу войти в кабинет сканирования, его или ее тщательно проверяют на наличие металлических предметов, а не только внешних предметов.Часто у пациентов есть имплантатов внутри них, что делает для них очень опасным нахождение в присутствии сильного магнитного поля. Металлические фрагменты в глазу очень опасны, потому что перемещение этих фрагментов может вызвать повреждение глаз или слепоту. Люди с кардиостимулятором нельзя сканировать или даже приближаться к сканеру, потому что магнит может вызвать сбой в работе кардиостимулятора. Зажимы для аневризмы в головном мозге могут быть очень опасными, поскольку магнит может двигать их, заставляя порвать ту самую артерию, на которую они были помещены для восстановления.
Магнитные поля МРТ невероятно сильные. Вполне возможно, что часы вылетят из руки в аппарат МРТ.
определение тесла в The Free Dictionary
.
тес · ла
(тĕс’ло) н. Сокр. T Производная в системе СИ единица плотности магнитного потока, равная величине вектора магнитного поля, необходимого для создания силы в один ньютон на заряде в один кулон, движущемся перпендикулярно направлению вектора магнитного поля со скоростью. один метр в секунду.Это эквивалентно одному веберу на квадратный метр. См. Таблицу при измерении.[После Николы Тесла .]
Словарь английского языка American Heritage®, пятое издание. Авторские права © 2016 Издательская компания Houghton Mifflin Harcourt. Опубликовано Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.
Тесла
(ˈtɛslə) n(Биография) Nikola (nɪkələ). 1857–1943, американский инженер-электрик и изобретатель, родился в Смиляне, ныне в Хорватии.Его изобретения включают трансформатор, генераторы и динамо-машины.
тесла
(ˈtɛslə) n(Единицы) производная единица измерения плотности магнитного потока в системе СИ, равная потоку в 1 Вебер на площади 1 квадратный метр. Символ: T
[C20: назван в честь Николы Теслы]
Словарь английского языка Коллинза — полный и несокращенный, 12-е издание, 2014 г. © HarperCollins Publishers 1991, 1994, 1998, 2000, 2003, 2006, 2007, 2009, 2011, 2014
tes • la
(ˈtɛs lə)n., пл. -лас.
единица магнитной индукции, равная одному Веберу на квадратный метр. Сокр .: Т [1955–60; по Н. Тесла]Tes • la
(ˈtɛs lə)n.
Никола, 1856–1943, американский физик, инженер-электрик и изобретатель, родился в Хорватии.
Random House Словарь колледжа Кернермана Вебстера © 2010 K Dictionaries Ltd. Авторские права 2005, 1997, 1991, Random House, Inc. Все права защищены.
ТезаурусАнтонимыСвязанные словаСинонимы Условные обозначения:
Существительное | 1. | тесла — единица плотности магнитного потока, равная одному Веберу на квадратный метргаусс — единица плотности магнитного потока, равная 1 на квадратный сантиметр |
2. | Тесла — американский инженер-электрик и изобретатель (родился в Хорватии, но сербского происхождения), который открыл принципы переменного тока и разработал первый асинхронный двигатель переменного тока и катушка Тесла и несколько форм осцилляторов (1856-1943) |
На основе WordNet 3.0, коллекция клипартов Farlex. © 2003-2012 Принстонский университет, Farlex Inc.
астрономов измерили магнитное поле величиной в 1 миллиард тесла на поверхности нейтронной звезды
Недавно мы наблюдали самое сильное магнитное поле, когда-либо зарегистрированное во Вселенной. Рекордное поле было обнаружено на поверхности нейтронной звезды под названием GRO J1008-57 с напряженностью магнитного поля примерно 1 МИЛЛИАРД Тесла. Для сравнения: магнитное поле Земли составляет примерно 1/20 000 теслы — в десятки триллионов раз слабее, чем вы могли бы испытать на этой нейтронной звезде … и это хорошо для вашего общего здоровья и благополучия.
Нейтронные звезды — это «мертвые ядра» некогда массивных звезд, которые закончили свою жизнь как сверхновые. Эти звезды исчерпали свой запас водородного топлива в своем ядре, и баланс мощности между внутренней энергией звезды, поднимающейся наружу, и собственной массивной гравитацией звезды, дробящейся внутрь, катастрофически неуравновешен — гравитация побеждает. Звезда схлопывается сама по себе. Внешние слои падают на ядро, превращая его в самый плотный объект, о котором мы знаем во Вселенной, — нейтронную звезду.Даже атомы раздавлены. Отрицательно заряженные электроны вытесняются в атомные ядра, встречаясь со своими положительными протонными аналогами, создавая больше нейтронов. Когда ядро больше не может быть раздавлено, оставшийся внешний материал звезды отскакивает обратно в космос в виде мощного взрыва — сверхновой. Получившаяся нейтронная звезда, состоящая из раздавленного звездного ядра, настолько плотна, что один образец размером с сахарный кубик будет весить миллиарды тонн — столько же, сколько гора (хотя, если вы «достойны», вы МОЖЕТЕ поднять ее. поскольку Thor’s Hammer сделан из этого материала).Нейтронные звезды обычно имеют диаметр около 20 км, а температура на поверхности все еще может достигать миллиона градусов Кельвина.
Но если они «мертвы», как нейтронные звезды могут быть одними из самых магнитных и мощных объектов во Вселенной?
Составное изображение водоворота в центре Крабовидной туманности, питаемого нейтронной звездой — рентгеновская обсерватория ЧандраGRO J1008-57 — вращающаяся нейтронная звезда или «пульсар». Пульсары были впервые открыты в 1967 году Джоселин Белл путем наблюдений за регулярным радиоимпульсом, равным 1.33 секунды. Было установлено, что импульсы не человеческого происхождения, поэтому объект был назван — хотя и шутливо — LGM1 (Маленькие зеленые человечки 1). Вращающаяся нейтронная звезда проецирует луч энергии вдоль своих магнитных полюсов, который перемещается по космосу при вращении звезды — как лучи от вращающегося маяка. В зависимости от ориентации звезды эти лучи могут перемещаться по полю зрения Земли, создавая «импульс» энергии при каждом вращении звезды. Но почему у нейтронных звезд невероятно мощные магнитные поля? Это кажется нелогичным, учитывая, что они состоят из нейтрально заряженных частиц (отсюда и название нейтрон).Ну, если бы вы срезали нейтронную звезду, она состоит из нескольких слоев. Облако оставшихся электронов у поверхности, далее следы заряженных «примесей» различных атомных ядер, оставшихся после образования нейтронной звезды, корка нейтронов и ядро теоретической нейтронной жидкости без трения, далее смешанной с примесями. Комбинация слоев делает звезду невероятно проводящей. Вращайте очень проводящий объект, и вы создаете бурлящий поток заряженных частиц, который генерирует мощное магнитное поле.Собственное магнитное поле нашей планеты создается вращением железо-никелевого ядра Земли. Тем не менее, нейтронные звезды вращаются на , на удивление, скорости. Подобно фигуристу, убирающему руки для более быстрого вращения, «угловой момент» исходной гигантской звезды, радиусом в миллионы километров, сохраняется и передается все более быстро вращающемуся компактному объекту шириной всего 10 км (представьте вращающегося фигуриста с руками длиной в миллионы километров, тянущими их к центру тела).Первая обнаруженная нейтронная звезда имела период вращения 1,33 с. GRO J1008-57 — 93,3 с. Некоторые вращаются всего за миллисекунды. Итак, эти «мертвые» звезды размером с город, плотнее любого материала во Вселенной, имеют размер в миллион градусов и вращаются с хорошей долей… скорости света . (Кстати, на тему «мертвых» звезд один из участников Grateful Dead, Микки Харт, создавал песни из ритмов пульсара.)
Промежуток времени 5 месяцев ударных волн, исходящих от пульсара Крабовидной туманности, когда он вращается внутри Крабовидной туманности.Туманность сама по себе является останками взрыва сверхновой — Обсерватория Чандра
Вращение пульсара наблюдается с Земли подобно тому, как мы видим свет от маяка ночью
Но как мы можем измерить силу магнитной энергии пульсара? Специальная методика может быть использована с определенным классом пульсаров, к которому принадлежит GRO J1008-57, который называется рентгеновскими пульсарами с аккреционным питанием.
GRO J1008-57, примерно в 20 000 световых лет от Земли, на самом деле находится в бинарных гравитационных отношениях с живой звездой-компаньоном класса B.B — огромные звезды, в дюжину раз больше массы нашего Солнца и в тысячи раз ярче. Сверхплотность GRO J1008-57 создает мощное гравитационное притяжение, в 100 миллиардов раз более мощное, чем у Земли, которое отрывает звездный материал от своего спутника. Этот материал падает на нейтронную звезду. Он запутывается в магнитном поле нейтронной звезды, текущем по «линиям» этого поля к северному и южному магнитным полюсам, где он накапливается, или срастается с на поверхности.
Плазма на Солнце движется по собственным линиям магнитного поля — Solar Dynamics ObservatoryЗвездный материал ударяется о поверхность со скоростью вдвое меньшей скорости света, высвобождая огромную энергию рентгеновского излучения.Эти рентгеновские лучи, прежде чем уйти от нейтронной звезды, проходят через магнитное поле на поверхности нейтронной звезды. Магнитное поле рассеивает часть рентгеновских лучей, оставляя щель или «линию поглощения» в спектре рентгеновских лучей. Это похоже на отпечаток пальца, оставленный магнитным полем на рентгеновской энергии, которую мы можем видеть в наши телескопы. То, где эта линия поглощения появляется в рентгеновском спектре, напрямую связано с силой магнитного поля на поверхности нейтронной звезды, куда падает звездное вещество.Явление линии известно как характеристика циклотронного резонансного рассеяния .
Художественное изображение аккрецирующего двойного рентгеновского пульсара, отрывающего материал от своего звездного спутника — NASA. В 2017 году китайским спутником Insight-HXMT была зафиксирована самая яркая рентгеновская вспышка, когда-либо наблюдавшаяся от GRO J1008-57. Группа ученых из Института физики высоких энергий Китайской академии наук и Университета Эберхарда Карла в Тюбингене, Германия, проанализировала линии циклотронного аборта в полученном рентгеновском спектре.Команда недавно объявила, что они обнаружили линии в спектре, соответствующие магнитному полю в 1 миллиард Тесла — самому мощному из когда-либо зарегистрированных во Вселенной. Достаточно мощный, чтобы буквально разрывать атомы. Итак, если он не испарит вас своим огромным теплом или не уничтожает гравитацию, ваша атомная структура в основном растворяется в магнитных силах.
Джоселин Белл в 1967 году, когда она открыла первый пульсар. Ботаник до того, как было круто— Роджер У. Хаворт — Flickr CC 2.0
В обсерватории Троттье Университета Саймона Фрейзера, где я делал астрофотографии изображений, мы недавно установили спектрометр.Подобно Insight-HXMT, мы наблюдали спектры объектов в космосе, но в видимом свете, а не в рентгеновских лучах. По общему признанию, я был не в восторге. Я привык видеть данные, поступающие через телескоп в виде этих красивых изображений звезд и галактик, а не линий поглощения в спектре. Когда я интерпретировал данные, доктор Ховард Троттье, основатель обсерватории, указал на некоторые линии в спектре и сказал: «Это аккреционный диск, вращающийся вокруг звезды», и мой разум взорвался. Внезапно линия превратилась в бурлящую массу плазмы вокруг какой-то далекой звезды.И это наука !! Крошечная линия показывает далекую часть Вселенной, которую мы, возможно, не можем «увидеть», но можем сделать выводы через десятилетия исследований и нашего воображения, преобразовывая данные в аккреционные диски, гигантские звезды, плазму, летящую со скоростью, близкой к световой, мощную. Рентгеновские лучи и вращающиеся звездные реликвии. НАУКА!!
Оптический спектр света звезды «HD224355» Слабые промежутки или линии в спектре представляют элементы в звезде, которые поглотили часть света звезды, что говорит нам о составе звезды — Обсерватория ТроттьеПодробнее для изучения:
Самое сильное магнитное поле во Вселенной, обнаруженное космической рентгеновской обсерваторией
Insight-HXMT твердое обнаружение основной особенности рассеяния циклотронного резонанса наивысшей энергии в спектре GRO J1008-57
Обнаружение особенности циклотронного резонансного рассеяния в массивном рентгеновском двоичном пульсаре SMC X-2
Насколько магнитны нейтронные звезды? Итан Сигель: начинается с взрыва,
Видео пульсара в Крабовидной туманности
НАСА — «Представьте себе Вселенную» «Пульсары»
Что магнитные поля делают с вашим мозгом и телом — журнал Discovery
Теория циклотронных линий в аккрецирующих рентгеновских пульсарах — Гарвард
Циклотронные линии в сильно намагниченных нейтронных звездах — Корнельский университет
Нравится:
Нравится Загрузка…
Металлоискатель и Регистратор магнитного поля в App Store
Бесплатный инструмент для обнаружения, измерения и записи магнитных полей и металлических предметов!
Обнаружение, измерение и запись магнитных полей и металлических предметов!
Электромагнитное поле — это физическое поле, создаваемое электрически заряженными объектами, включая те, которые содержат большое количество железа (Fe) и поэтому считаются магнитными.
Это бесплатное приложение использует датчик магнитометра вашего мобильного устройства, чтобы превратить ваш телефон или планшет в забавный и простой в использовании металлоискатель / электромагнитный сканер.Поскольку приложение можно использовать для измерения наличия металлических предметов, а также электромагнитных полей, это удобный небольшой инструмент как для экспериментов, так и для исследований.
Вы можете использовать его для сканирования в реальном времени или автоматически записывать измерения в течение более длительного периода времени, а затем анализировать результаты позже.
Если в вашем устройстве нет датчика магнитометра, вы можете активировать «Имитационный режим» на экране настроек, чтобы увидеть его в действии.
Функции
* Простое в использовании обнаружение металлических предметов и электромагнитных полей
* Реальные и точные измерения с помощью датчика магнитометра вашего устройства
* Автоматическая запись для длительных измерений
* Просмотр и анализ записанных данных из приложения
* Дополнительный звуковой сигнал обратной связи
* Указанные измерения указаны в единицах микротесла (мкТл).
* Датчик, показывающий силу (величину) электромагнитного поля в реальном времени
* Диаграмма, показывающая измерение напряженности электромагнитного поля в реальном времени в трех измерениях (x, y, z)
* Чистый и отзывчивый интерфейс, поддерживающий iPad и iPhone
Поддержка
Для поддержки и обратной связи напишите нам, посетите наш сайт поддержки или используйте кнопки в приложении на экране настроек.
Использование
* Приложение обеспечивает измерения в единицах микротесла (мкТл). 1 мкТл = 10 мГс (миллигаусс).
* Магнитное поле Земли колеблется от 25 до 65 микротесла, в зависимости от вашего местоположения.
* Проверьте сканер, держа телефон рядом с устройствами и материалами, излучающими электромагнитные поля.
* Функция автоматической записи позволяет запускать приложение в фоновом режиме в течение более длительного периода времени для измерения электромагнитных полей, которым вы подвергаетесь в течение этого времени. Результаты сохраняются и затем могут быть проанализированы с помощью диаграмм с поддержкой касаний и жестов непосредственно из приложения.Все результаты сохраняются в виде стандартных файлов CSV и могут быть открыты в других приложениях и приложениях, поддерживающих этот общий формат файлов.
Обновления
Это бесплатное приложение можно полностью использовать как есть, но вы можете посетить экран Магазина и обновить приложение дополнительными полезными функциями.
Мы упорно трудились, чтобы сделать это бесплатное приложение как можно лучше, и надеемся, что оно будет для вас одновременно интересным и полезным. Мы всегда ценим конструктивные отзывы и обзоры, поскольку именно ваше мнение определяет дальнейшее развитие приложения.
Спасибо за загрузку!
Заявление об ограничении ответственности
Ни одно приложение не может полностью заменить устройства специального назначения, которые измеряют электромагнитные поля или обнаруживают металлические предметы. Причина, по которой мы не можем гарантировать точность этого приложения, заключается в том, что измерения полностью зависят от аппаратного датчика, предоставленного вашим мобильным устройством.
Физика МРТ
Магнетизм — это свойство материи, возникающее в результате движения электронов по орбите. в атомах. Вращающиеся электроны заставляют атомы иметь магнитный момент. связанный с внутренним угловым моментом, называемым спином.Спин будет обсуждается более подробно чуть ниже. Удобно представить электрон вращается вокруг своей оси с ориентацией вверх и вниз. Тем не мение, на самом деле электрон физически не вращается!Тело в основном состоит из молекул воды. Каждая молекула воды имеет два ядра водорода или протоны. МРТ использует большое количество водорода в теле и магнитные свойства протона в атоме водорода. Водород атомы создают небольшое магнитное поле из-за спина протона этого атома.Когда человек входит в мощное магнитное поле сканера, магнитные моменты (мера его тенденции выравниваться с магнитным полем) некоторых из этих протонов изменяется и выравнивается с направлением поля.
Магнитное поле в сканере магнитно-резонансной томографии (МРТ) образуется при окружении мотка проволоки суперохлаждающей жидкостью (жидкой гелий и жидкий азот), понижая температуру примерно до 10 ° K (-263 ° C или -441 ° F).Электрический ток в катушке движется очень быстро, создавая чрезвычайно большое магнитное поле.
Напряженность магнитного поля измеряется в единицах Гаусс (Гс) и Тесла (Тл). Одна Тесла равна 10 000 Гс. Магнитное поле Земли составляет около 0,5 гаусс. Сила электромагнитов, используемых для подбора автомобилей на свалках, составляет о напряженности поля аппаратов МРТ (от 1,5 до 2,0 Тл). В B или в МРТ относится к основному магнитному полю и измеряется в Тесла (Тл).В большинство систем МРТ, используемых в клинической практике, имеют диапазон от 1,5 до 3 Тл. Изменение Напряженность поля будет влиять на лармурскую частоту, на которой протоны прецессируют.
Протоны, помещенные в магнитное поле, обладают интересным свойством, заключающимся в том, что они будет поглощать энергию на определенных частотах, а затем повторно излучать энергию на та же частота. Чтобы измерить чистую намагниченность при сканировании мозга, катушку можно размещенный вокруг головы, может использоваться как для генерации электромагнитных волн, так и для Измерьте электромагнитные волны, которые исходят от головы в ответ.
Плотность протонов (PD) — это концентрация протонов в ткани в виде воды и макромолекул (белков, жиров и т. д.). Релаксация Т1 и Т2 время определяет способ, которым протоны возвращаются в свое состояние покоя после начального РЧ импульса. Наиболее частый эффект потока — потеря сигнала. от быстро текущей артериальной крови.
Итак, когда пациента впервые помещают в статическое магнитное поле, аппарат создает, МРТ использует преимущества высокой распространенности водорода в организме и магнитные свойства протона в атоме водорода.Атомы водорода вызывают небольшой магнитное поле из-за спина протона этого атома. Протоны водорода внутри Затем тело пациента выравнивается по магнитному полю, которое обычно составляет от 30 до 60 тысяч раз сильнее магнитного поля Земли.
Затем сканер излучает радиочастотный (РЧ) импульс, настроенный на конкретный диапазон частот прецессии протонов водорода. Это приводит к тому, что некоторые из протоны водорода «выбиваются» на 180 ° из-под статического магнитного поля. поле и вынуждены находиться в фазе с другими протонами водорода.Время эха относится ко времени между приложением РЧ импульса возбуждения и пиком сигнала индуцируется в катушке и измеряется в миллисекундах.
Когда энергия РЧ импульса рассеивается, протоны водорода возвращаются. для совмещения со статическим магнитным полем. Сигнал МРТ получается из протоны водорода, когда они возвращаются в соответствие с магнитным полем, и выпадают «по фазе» друг с другом. Фактический процесс намного сложнее, но распадается на релаксацию T1 и распад T2.Затем сигнал МРТ прерывается. вниз и пространственно расположены для создания изображений.
Магнитный резонанс
МРТ — это изображение со сканера, который фактически измеряет «магнитный резонанс». Сильное магнитное поле помещается поперек ткани в направлении отверстие магнита и называется В или . Магнитные моменты в ткани будут стремиться к выравниванию B o , хотя из-за молекулярных колебаний и столкновений они останутся в основном распределены случайным образом.Через некоторое время магнитные моменты достигнут равновесие с небольшим количеством в пользу направления В или . В то время как магнитный резонанс может применяться к большому количеству различных атомов (или даже молекул), в клинической МРТ мы смотрим на магнитные моменты водорода ядра (протоны) в ткани. Снова используется водород, потому что он очень среди прочих характеристик высокая отводимость в теле.
Ядра обладают внутренним квантовым свойством, называемым спином.Когда магнитное поле налагается на ядро атома, этот ядерный спин будет ориентироваться в соответствии с этим полем, и поэтому наша ось Z теперь может быть направлением магнитное поле, для удобства.
Spin
В классической физике вращающийся объект обладает свойством, известным как угловой. импульс. Угловой момент — это форма инерции, отражающая размер объекта, форма, масса и скорость вращения. Обычно он представлен как вектор (L) указывая вдоль оси вращения.
Спин — это квантово-механическое внутреннее свойство элементарных частиц. Это очень трудно себе представить это свойство, и понятие реального вращения может быть несколько полезно. Однако разумно разделить понятие вращающейся частицы из квантово-механического свойства, которое мы называем спином. Хотя вращение — это форма углового импульс, элементарная частица со спином не означает, что она вращается; частицы с спин просто есть спин. Например, хотя у электрона есть масса, это указывается быть «точечной частицей», не занимающей никакого объема пространства.
Как представить вращающийся электрон? Диаграммы и объяснения вращения и его последствия могут помочь, но мы должны быть осторожны, чтобы не перепутать квантово-механические (квантованный угловой момент) и классические (вращающаяся частица) объяснения МРТ.
Атомные и субатомные частицы обладают соответствующим свойством, известным как спин или спиновый угловой момент. Протоны, нейтроны, целые ядра и электроны обладают вращаются и часто представлены в виде крошечных вращающихся шариков.Хотя это и неточно, не так уж и плохо думать о вращении, если вы не проводите аналогию очень далеко.
Следует признать несколько ключевых отличий:
• | Частица на самом деле не вращается или не вращается. |
• | Спин, как и масса, является фундаментальным свойством природы и не возникает из более основных механизмов. |
• | Spin взаимодействует с электромагнитными полями, тогда как классический угловой момент (L) взаимодействует с гравитационными полями. |
• | Величина вращения квантуется, что означает, что может принимать только ограниченный набор дискретных значений. |
Прецессия
В МРТ мы смотрим на поведение миллионов и миллионов протонных магнитов. Чистое направление их моментов называется суммарным вектором намагниченности M.В равновесии, поскольку больше протонов указывает вдоль B o , M указывает в направлении В или . Это направление обычно называют осью z. Нет чистой поляризации по осям x или y. Однако на самом деле протоны вращаются вокруг этой оси (известная как прецессия), так что любой конкретный протон в любой момент времени будет указывая в каком-то направлении в плоскости xy.
Самый простой вариант последовательности МРТ включает так называемый импульс 90 °.Этот импульса энергии ровно достаточно, чтобы повернуть протоны на 90 °, поэтому чистая намагниченность вращается от оси z, параллельно B o , в плоскость xy. В этот момент Mz намагниченность вдоль B o , равно 0.
Обратите внимание, что вы можете вложить меньше энергии, чтобы получить поворот менее 90 градусов, который часто используется в последовательностях градиент-эхо. В качестве альтернативы вы можете захотеть используйте импульс 180 °, чтобы «перевернуть» вектор M в направлении -z; этот пульс вдвое длиннее (или сильнее), чем импульс 90 °, и используется для инверсии последовательности восстановления.
Ядра прецессируют вокруг магнитного поля практически по тем же причинам
что вершины или гироскопы прецессируют вокруг гравитационного поля:
• | И гироскопы, и ядра обладают угловым моментом. Для гироскопа угловой момент является результатом вращения маховика. вокруг своей оси. Для ядра угловой момент является результатом внутреннее квантовое свойство (спин). |
• | Импульс также иногда называют инерцией.Объекты обладающие импульсом, имеют тенденцию поддерживать свое движение, если подвергается действию внешней силы, как если бы мчащийся грузовик деления (линейного) импульса, и его нелегко заставить изменить его скорость или направление. Угловой момент ведет себя аналогично, давая на ядре или гироскопе сильное сопротивление изменению его ориентация или направление вращения. |
• | Статические гравитационные и магнитные поля создают крутящий момент или «крутящая сила», действующая перпендикулярно обоим полю и направление момента количества движения.Гироскоп или ядро не «опрокидывается», а вместо этого отклоняется по круговой траектории перпендикулярно полю. |
• | Результирующее круговое движение называется прецессией.
Прецессия происходит с определенной частотой, обозначаемой либо ωo
(так называемая угловая частота, измеряемая в радианах / сек) или fo
(так называемая циклическая частота, измеряемая в циклах / сек или Гц). Поскольку 2π радиан = 360 ° = 1 цикл (оборот), угловой
а циклические частоты можно легко преобразовать с помощью уравнения: ωo = 2 π fo |
• | Частота прецессии гироскопа является функцией
массы и формы колеса, скорости вращения колеса,
и сила гравитационного поля.Прецессия
частота ядра пропорциональна силе
магнитное поле
( B o )
и гиромагнитное отношение (γ), зависящее от частицы
постоянные, включая размер, массу и спин. Это воплощено в
знаменитое соотношение Лармора, задаваемое уравнением: fo = γ * B o |
Вращение обозначено стрелкой.Обратите внимание на то, что кончик стрелки прецессирует аналогичный в верхнюю часть гироскопа. Этот спин позволяет поглощать фотон с частотой νL, который зависит от силы магнитного поля, приложенного к язве. В приложенное магнитное поле — это направление, в котором ось фотонов выровняется, когда он достаточно сильный.
Резонанс и частота лармора
Протоны в магнитном поле обладают микроскопической намагниченностью и действуют как крошечные игрушечные волчки, которые раскачиваются при вращении.Скорость колебания или прецессии — резонансная или ларморовская частота (νL). В магнитном поле МРТ сканера при комнатной температуре примерно столько же ядер протонов выровнен с основным магнитным полем B или как счетчик выровнен. Выровненное положение немного благоприятно, так как ядро находится в более низкой энергии в этой позиции. На каждый миллион ядер приходится примерно на одну дополнительную выровненную с B или поле в отличие от поля.Это приводит к чистой или макроскопической намагниченности. указывая в направлении основного магнитного поля. Воздействие индивидуальных ядер к радиочастотному излучению (поле B1) на ларморовской частоте вызывает ядра в состоянии с более низкой энергией, чтобы перейти в состояние с более высокой энергией.
При магнитном резонансе определяется ларморовская частота и гиромагнитным отношением γ конкретного магнитного момента (в этом случае смотрят на ядро водорода, а γ = 42,58 МГц / Тл):
νL = γ
* B o Где νL — частота, γ — гиромагнитное отношение γ / (2π) в единицах герц на тесла (Гц / Тл), B или магнитное поле. |
Теперь, если присутствует действительно сильное магнитное поле, эта прецессия находится в RF. часть спектра. Атомы помещены в неоднородное магнитное поле. Ядра этих атомов будут иметь разную ларморовскую частоту спина как результат уравнения выше. Когда передается электромагнитное излучение RF через пациента атомные ядра в теле будут поглощать энергию. Это поглощение энергии заставляет ядра менять направление своего спина.Вы можете интуитивно понять это с помощью модели, представленной выше.
Если вы передаете энергию в систему на резонансной частоте, вы можете изменить повернуть протоны в сторону от направления В или . Через некоторое время эти протоны «расслабятся» и отдадут энергию, чтобы вернуться. в более низкое энергетическое состояние. Эта энергия будет выделяться с той же частотой, и именно этот сигнал мы измеряем.
Радиочастота
На макроскопическом уровне воздействие радиочастотного излучения на объект или человека на Частота Лармора приводит к тому, что чистая намагниченность отклоняется по спирали от B или поле.Во вращающейся системе отсчета вектор суммарной намагниченности вращается от продольного положения на расстояние, пропорциональное продолжительности РЧ пульс. Через определенное время вектор суммарной намагниченности поворачивается на 90 °. и лежит в поперечной плоскости или в плоскости x-y. Именно в этом положении сеть намагниченность можно обнаружить на МРТ. Угол, под которым вектор суммарной намагниченности повороты обычно называют углом «переворота» или «кончика». Под углами больше или менее 90 ° все еще будет небольшая составляющая намагниченности, которая будет в плоскости x-y и, следовательно, будет обнаружен.
Восстановление продольной намагниченности называется продольной или Т1. релаксации и происходит экспоненциально с постоянной времени T1. Потеря фазы когерентность в поперечной плоскости называется поперечной релаксацией или T2 релаксацией. T1 — это таким образом связанный с энтальпией спиновой системы или числом ядер с параллельным вращением против антипараллельного. T2, с другой стороны, связан с энтропией системы или числом ядер в фазе.
Когда РЧ импульс выключен, поперечная составляющая вектора создает колеблющееся магнитное поле, которое индуцирует небольшой ток в катушка приемника.Этот сигнал называется спадом свободной индукции (FID).
Радиочастотный сигнал имеет частоту, равную уникальной резонансной частоте
ядер, ларморовская частота. После выключения радиосигнала три основных
процессы происходят:
• | Излучается поглощенная радиочастотная энергия Ядра, поглотившие радиочастотную энергию, не останутся в их возбужденное состояние на долгое время. Они возвращаются в исходное состояние, излучение радиочастотного сигнала в окружающую среду.Эти сигналы улавливается детекторами, расположенными по всему телу. Сигналы затем скомпилирован с использованием методов компьютерной томографии (КТ) в изображение. Следующий два ядерных процесса используются для сборки МРТ. |
• | Спин-решеточная релаксация Когда ядро поглощает фотон на своей ларморовской частоте, его спиновое состояние изменения. Однако ядро не останется в этом состоянии. Он вернется в исходное состояние после излучения фотона.Время, необходимое для этого называется временем спин-решеточной релаксации и задается константой T1. |
• | Спин-спиновая релаксация Другой тип релаксации, используемый в МРТ, — спин-спиновая релаксация. Поскольку изменяется магнитное поле, изменяется ларморовская частота ядер. С тех пор они вращаются на разных частотах, ядра постепенно выйдут из фазы, или вращаться в разное время. МРТ используют потерю сигнала из-за разности фаз между этими ядрами, чтобы помочь в создании изображения. |
Relaxation
Используемые различные типы МРТ (чаще всего T1-взвешенное сканирование). и T2-взвешенное сканирование) измеряют это время релаксации по-разному. Компьютер программы преобразуют данные в изображения воды в поперечном сечении у человека. ткань. Слой миелина, защищающий волокна нервных клеток, жирный и поэтому отталкивает воду. В областях, где миелин поврежден рассеянным склерозом, жир удаляется.Когда жир исчез, в этой области остается больше воды, и проявляется на МРТ как яркое белое пятно или затемненная область в зависимости от типа используемого сканирования. Гадолиний (gd) можно вводить путем инъекций внутривенно для дальнейшего повышения чувствительности Т1-взвешенного МРТ.
На контраст изображения МРТ влияют несколько характеристик тканей и другие материалы, в том числе: релаксация T1, T2 и T2 *, а также спиновая плотность, восприимчивость эффекты и эффекты потока.Расслабление — это процесс, при котором спины высвобождают энергию полученный от РЧ-импульса.
Скорости релаксации T1 и T2 влияют на отношение сигнал / шум в изображении. Видно улучшение отношения сигнал / шум. когда TR значительно увеличивается примерно до 3-5 T1 раз. Изменение времени TR также повлияет на взвешивание изображения T1 и время получения. Взвешивание Т1 возникает в короткой последовательности спиновых эхо TR из-за неполного восстановления продольного намагниченность.
Время релаксации T1, также известное как время спин-решеточной релаксации, является мерой того, как быстро вектор суммарной намагниченности (NMV) восстанавливается до своего основного состояния в направлении В или .Возврат возбужденных ядер из высокоэнергетического состояния в низкоэнергетическое или основное состояние связано с потерей энергии окружающим ядрам. Ядерный магнитный резонанс Первоначально использовался для исследования твердых тел в форме решеток, отсюда и название «спин-решетка». релаксация. Две другие формы релаксации — это время релаксации T2 (спин-спиновая релаксация). и T2 * релаксация.
Градиенты
Последовательность МРТ производит сигнал от всей ткани в сканере, которая находится в пределах передающие / приемные катушки.Без средств пространственной локализации все, что вам нужно, get — это единое число для всего тела. Доктора Лаутербур и Мэнсфилд открыли способ отделить сигнал от разных частей тела. Чтобы понять как они это сделали и как работают МРТ сканеры, вам нужно понимать магнитные градиенты.
Пока основное магнитное поле сканера ( B o ) не может измениться, дополнительные магнитные поля меньшего размера могут быть добавлены с изменением электрические поля.Если вы помните уроки физики, меняющиеся электрические поле создает магнитное поле, которое является основой электромагнитов. Каждый MR сканер имеет 3 набора электрических катушек пространственного кодирования для создания магнитных поля в направлениях x, y и z. Эти катушки можно отрегулировать для производства не постоянное поле, а градиент, другими словами магнитное поле, которое изменения силы в зависимости от вашей позиции.
Эти магнитные поля намного слабее B или и изменяются линейно в направлении x, y или z.Их даже можно включить в комбинациях для создания линейного градиента в любом произвольном направлении в пространстве.
Slice-Selection
Теперь, когда у нас есть градиенты, мы можем разделять различные части анатомии по частоте. Мы начнем с простейшего типа разделения: среза изображения. Помни это протоны только обмениваются энергией эффективно, если частота энергии соответствует их частота прецессии. Таким образом, импульсы 90 ° и 180 ° должны отправляться на Larmor. частота протона.Мы можем комбинировать это с градиентами, чтобы выбрать часть тело к изображению.
При включении градиента магнитного поля протоны в каждой точке тела испытать немного другое магнитное поле — чуть больше или меньше чем В или . Таким образом, мы получаем градиент частот прецессии вдоль тела, которые различаются. К затем, изменяя частоту наших импульсов 90 ° и 180 °, мы возбуждаем разные протоны. Градиенты магнитного поля близки к нескольким сотым долям. процента на пару сантиметров, поэтому очень малое изменение частоты приведет к переместить позицию следующего фрагмента изображения.
Сканер может выбрать конкретный фрагмент изображения, включив функцию выбора фрагмента. градиент, а затем изменяя частоту импульсов возбуждения (90, 180 и любые инверсионный импульс), чтобы согласовать частоту в желаемой позиции среза. Протоны не в срезе не будут возбуждены, так как их ларморовская частота не будет соответствовать частота импульса, поэтому они не будут эффективно получать энергию от импульса.
Преобразование Фурье
Чтобы понять, как определить пространственную локализацию внутри среза (частота и фазовое кодирование) нам нужно посмотреть на преобразование Фурье.Фурье, француз математик понял, что все сигналы или колебательные функции могут быть представлены как комбинация простых синусоидальных и косинусоидальных волн. Каждому синусу и косинусу соответствует конкретная частота в сигнале. Высокие частоты соответствуют быстро меняющимся особенности, а низкие частоты (в том числе ноль, постоянный сигнал) соответствуют медленно меняющиеся особенности исходного сигнала. Фурье разработал метод преобразования сигнал во времени, такой как музыка, в набор частот, из которых он состоит, и это называется преобразованием Фурье.
Измерение МРТ
Измерение МРТ состоит из следующего:
• | Выравнивание протонов в теле с большим магнитное поле сканера МРТ. Через несколько секунд в сканере протоны в пациенте выровнены с магнитным полем. |
• | Радиочастотный импульс используется для подсказки протонов не совмещен с магнитным полем сканера. |
• | Когда магнитный момент водорода не совмещен протоны можно измерить, когда они вращаются мимо измерительных катушек (петель проволоки), индуцируя электрический ток. |
• | Протоны возвращаются в соответствие с основным магнитное поле, уменьшающее измеряемый сигнал. Скорость, с которой это происходит определяет свойства Т1 ткани.Если протоны в ткань возвращается к выравниванию быстрее, чем все другие ткани, тогда это ткань будет самой яркой на Т1-взвешенном сканировании. |
• | При вращении протоны постепенно выходят из фазы друг с другом, уменьшая измеряемый сигнал. Скорость, с которой эта дефазировка определяет T2-свойства ткани. Если протоны в ткани остаются в фазе друг с другом дольше, чем все другие ткани, тогда эта ткань будет самой яркой на Т2-взвешенном сканировании. |
• | Сканирование плотности протонов (PD) минимизирует как T1, так и T2 контрастности для получения изображения, яркость которого определяется количество протонов в вокселе. |
Контраст ткани
Контрастом на МРТ можно управлять, изменяя последовательность импульсов параметры. Последовательность импульсов устанавливает конкретное количество, силу и время. РЧ и градиентных импульсов. Двумя наиболее важными параметрами являются TR и TE.TR — это время между последовательными радиочастотными импульсами под углом 90 °. TE — время между начальным 90-градусным РЧ-импульсом и эхом.
Два контроля определяют контраст ткани: TR (время повторения) и TE (время эхо)
сканирование.
• | Время повторения (TR) — это время из приложения импульса возбуждения до приложения следующего импульса или время между последовательными РЧ импульсами. Большое время повторения позволяет протоны во всех тканях расслабляются и выравниваются с основным магнитным полем.Короткое время повторения приведет в протонах от некоторых тканей, которые не полностью расслабились. до совмещения перед следующим измерением уменьшение сигнал от этой ткани. Он определяет, насколько продольный намагниченность восстанавливается между каждым импульсом. Это измеряется в миллисекунды. |
• | Echo time (TE) — это время между приложением импульса ВЧ возбуждения и пика сигнала, индуцированного в катушка.Длительное время эхо-сигнала приводит к снижению сигнала в тканях, таких как белое и серое вещество, поскольку протоны с большей вероятностью не совпадают по фазе. Протоны в жидкости будут оставаться в фазе в течение более длительное время, поскольку они не ограничены такими конструкциями. как аксоны и нейроны. Короткое время эха уменьшает количество дефазирование, которое может происходить в таких тканях, как белое и серое вещество иметь значение. Измеряется в миллисекундах. |