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MRI

공명(Resonance)현상

by 건강샘 2021. 5. 26.
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공명 현상

공명(Resonance)에 관한 쉬운 예중에 하나를 드면 소리굽쇠를 들 수있습니다.

진동수가 다른 소리굽쇠를 마주 보게 한 후 한쪽의 소리굽쇠를 치게 되면 다른 한쪽의 소리굽쇠는 울리지 않는다.

그러나 진동수가 같은 소리굽쇠를 마주보게 한후 치게 되면 다른 한쪽이 치지 않았는데도 같이 울리는 것을 볼수있습니다.

이것은 진동수가 같은 소리굽쇠 간의 소리에너지가 전달된 것인데, 이것이 바로 공명현상입니다.

또 다른예를 들면 실제로 발생했던 사건으로 1940년 11월 7일 미국 워싱턴주 타코마시의 다리(bridge)가 자신의 자연주파수와 주의환경(바람, 약한 지진에 의한 미동 등)에 의한 주파수가 우연히 같아져서 다리가 주위환경에너지를 흡수함으로 진동이 점점 커져서 결국 무너진 사건도 있었습니다.

 

MR에서의 공명현상

 

MR에서 신호를 얻기 위해서는 자장방향(종축)으로 배열하여 있는 순자화를 횡축방향으로 이동시켜야 하는데 이때 이용되는 것이 공명현상입니다.

수소 원자핵은 외부의 자장에 비례하여 세차운동을 한다고 하였습니다. 이때 수소원자의 세차주파수와 동일한 주파수의 전자기파(RF)를 입사하여 수소원자핵에 외부의 에너지를 전달하는 현상을 MR에서의 공명현상이라고 합니다.

 그래서 세차주파수를 공명주파수라고도 합니다.

 

공명 현상의 결과

 

공명의 첫번째 결과는 수소원자가 전자기파(RF)라는 외부의 에너지를 받으므로서 낮은 에너지 상태의 핵들(자장과 평행방향)이 높은 에너지상태(자장과 반 평행방향)로 이동하게 된다.

두번째 결과는 각각의 위상(out of phase)을 가지고 세차운동을 하던 원자핵들이 전자기파가 입사되는 순간 모두 같은 위상(in phase)이 된다.

결과적으로 공명현상으로 인하여 종축의 자화는 없어지고 새롭게 횡축의 자화가 생긴다.

 

공명의 결과

 

전자기파(Electomagnetic wave)

 

전자기파 스펙트럼은 주파수의 범위나 파장의 길이로 정의되며, 저주파 인 라디오파(RF)에서 부터 고주파인 우주선까지 해당됩니다.

전자파스펙트럼의 일반적인 분류는 다음 그림과 같습니다.

 

전자기파의 스펙트럼

자기공명에서 이용되는 공명주파수는 라디오주파수 영역에 속하는데, 전기장과 자기장의 진동방향은 직교하고 있으며 어느쪽도 진행방향에 대해서 수직입니다.

수소원자핵은 이러한 전자기파를 공명현상에 의해 에너지를 흡수하고, 전자기파를 차단하면 흡수했던 에너지를 방출하게 됩니다.

 

전기장과 자기장의 진행방향

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