Strumentazione RMN
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Un corso sulla Strumentazione per la Risonanza Magnetica Nucleare
in funzione delle varie applicazioni, completo di cenni storici.
Se siete interessati in questo corso/seminario, per favore, contattateci.

Relatore: S.Sykora.  Durata: 15-30 ore.

  • 1. Il punto di partenza
    • C.J.G÷rter, F.Bloch, M.E.Packard,... e i loro strumenti
  • 2. Cosa occorre per costruire uno strumento NMR
    • magnete, portacampione, trasmettitore RF, rivelatore RF, ...
  • 3. Metodi di eccitazione e rivelazione (E/R)
    • E/R simultanee: metodi ad onda continua (CW) basati su:
      • Variazioni di suscettivitÓ (Q-metri, oscillatori marginali)
      • Assorbimento/dispersione: sistemi a ponte oppure a bobine incrociate
    • E/R separate: metodi ad impulsi
    • Altri metodi:
      • Pseudo-CW (SSP), stochastic, Hadamard, RMN a correlazione, ...
  • 4. Principali applicazioni della RMN
    • Alta risoluzione chimica
      • Analisi delle strutture chimice
      • Studi stereochimici
      • Studi di dinamica molecolare
    • Bassa risoluzione chimica in vitro
      • Analisi dei materiali (polimeri,mezzi porosi,tessuti,...)
      • Studi della dinamica ed aggregazione molecolare
    • Bassa risoluzione chimica in vivo
      • MR imaging
      • Angiografia MR
      • Imaging dei flussi
      • Imaging MR funzionale
    • Applicazioni ibride
      • TMR con bobine di superficie
      • Imaging spettroscopico
    • Applicazioni geofisiche
      • Well-logging
      • Geo-imaging e prospecting
      • Magnetometri per campo terrestre
    • Applicazioni industriali
      • Controllo di qualitÓ
      • Controllo dei processi
  • 5. Generazione del campo magnetico
    • Magneti permanenti
      • Componenti: giogo, poli, espansioni polari, ...
      • Materiali: alnico, ferriti, terre rare, ...
      • Dispositivi aussiliari: termostato, bobine di modulazione, ...
    • Electromagneti
      • Componenti aggiuntivi: bobine di energizzazione, alimentazione, raffreddamento, ...
      • Materiali: leghe ferromagnetiche a bassa isteresi, ...
      • Dispositivi aussiliari: bobine di modulazione, ...
    • Superconduttori a bassa temperatura
      • Componenti: bobina principale, crio-commutatori, crio-shims, ...
      • Materiali, inclusi cenni sui superconduttori ad alta temperatura
      • Sottosistemi criogenici: dewars, linee di trasferimento, gas liquidi
      • Effetti quantici: energizazione una-tantum
    • Bobine ad aria
      • Meriti: nessun limite di saturazione, possibilitÓ di coprire grandi volumi
      • Demeriti: forti consumi
    • Systemi capaci di brusche variazioni dei valori di campo
      • Trasporto meccanico del campione tra due magneti
      • FFC (fast field-cycling) e le sue particolaritÓ tecniche
    • Altre fonti di campi utilizzabili
      • Campi interni dei materiali ferromagnetici
      • Campo magnetico terrestre
      • Campo nullo (NQR)
    • Relativi meriti delle varie tecnologie
  • 6. Condizionamento del campo magnetico
    • Stabilizzazione
      • stabilizzatore "di flusso", sonde Hall, "lock" NMR
    • Miglioramento dell'omogeneitÓ
      • "shim" meccanici ed elettrici, rotazione del campione
    • Generazione dei gradienti di campo
    • Relativi meriti e campi d'applicazione dei vari dispositivi
  • 7. Generazione delle radiofrequenze
    • Caratteristiche base delle radiofrequenze
      • frequenza, fase, ampiezza
    • Trasmissione delle radiofrequenze
      • cavi coassiali e le loro caratteristiche, matching
    • Modulazione delle radiofrequenze
      • CW, impulsi, impulsi profilati
    • Uso dei canali RF multipli
      • Canali di lock (f0), misura (f1), disaccoppiamento (f2), ...
    • Amplificatori di potenza e le loro caratteristiche
  • 8. Il "probe" (testa, probehead, front-end, ...)
    • Panoramica sulle soluzioni in funzione dell'applicazione:
      • cosa Ŕ comune e cosa varia
    • Le principali caratteristiche RF di un probe:
      • tipo di bobina, larghezza di banda, fattore di merito, tunabilitÓ, ...
    • Accessori di un probe
      • Sistema per il controllo della temperatura del campione (VT)
      • Bobine per la generazione di un gradiente del campo (homospoil)
      • Sonda per un "lock" di campo a RMN
      • Bobina/e per risonanze multiple (p.e., il disaccoppiamento)
      • Altri (MAS, evaporatore He, alta pressione, criosistemi, ...)
  • 9. Rivelazione delle radiofrequenze
    • Preamplificatori
      • caratteristiche generali e vincoli particolari imposti dalla RMN
    • Rivelatori a diodo
      • linearizzazione; rivelatori d'inviluppo, rivelatori di potenza, ...
    • Rivelatore in fase (phase detector, lock-in)
    • Interfrequenze: perchŔ e quando si usano
    • Rivelazione a due canali "in quadratura"
    • Rivelazione digitale
  • 10. Controllo di uno strumento RMN
    • Impulsatore/sequenziatore veloce (pulser)
    • Interfaccie "lente" ed il "bus" del sistema
  • 11. Trattamento del segnale a bassa frequenza
    • Filtri (anti-aliasing, analogici, digitali)
    • Metodi obsoleti di acquisizione (prospettiva storica):
      • Acquisizione visuale dall' oscilloscopio a lunga persistenza
      • Acquisizione fotografica dall' oscilloscopio normale
      • Oscilloscopio con memoria digitale
      • Dispositivi Sample-and-Hold e Box-Car
      • Registratori elettromeccanici
    • Metodi moderni di conversione A/D e di acquisizione digitale
      • requisiti e caratteristiche
    • Accumulo e mediazione dei dati digitali
      • Il concetto e i suoi preggi
      • Possibili pericoli (overflow, aliasing, insidie del rumore anomalo)
      • Cicli di fase, pre-trattamenti in linea, ...
      • Confronto tra comuter generici e sistemi digitali dedicati
  • 12. Elaborazione dei dati NMR
    • Tipi di elaborazione:
      • Archiviazione
      • Filtraggio, convoluzioni "a finestra", integrazione, ...
      • Eliminazione degli artefatti; cenno ai metodi "emergenti" (MEM, LP, ...)
      • FFT (spettroscopia, imaging) ed il suo apporto rivoluzionario in HR-NMR
      • Metodi di ricostruzione dallo spazio-K (imaging)
      • Tipi di elaborazione in funzione delle applicazioni
    • Caratteristiche essenziali degli elaboratori utilizzati

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