|
|
Study of the properties of hyperpolarized xenon-129 for magnetic resonance imaging
Rychnovský, Jan ; Nováková,, Sabina (referee) ; Kohout,, jJaroslav (referee) ; Bartušek, Karel (advisor)
Produkce hyperpolarizovaných plynů, především helia (3He) nebo xenonu (129Xe), nachází stále rostoucí rozsah aplikací v zobrazování magnetickou rezonancí (MRI). Helium ani xenon nejsou obyčejně obsaženy v těle a experimenty tedy nejsou ovlivněny nechtěným signálem z okolních tkání. Ukázalo se, že několika hyperpolarizačními technikami může být magnetická polarizace (magnetizace) jader vzácných plynů zvýšena na hladinu, se kterou jsou praktické aplikace proveditelné. Hyperpolarizované plyny mohou tedy být užitečným nástrojem pro neinvazivní zkoumání lidského dýchání, dovolující statické zobrazování během zadržení dechu nebo zkoumání dynamiky výdechu nebo nádechu, nebo funkčního zobrazování. V neživé přírodě, mohou být hyperpolarizovaný plyny využity jako kontrastní látka při studiu mikroporézních materiálů, jako jsou zeolity, stavební látky a hmoty, atd. V této doktorské práci je popsán vývoj a konstrukce aparatury pro hyperpolarizaci xenonu (izotopu 129Xe). Nákup hyperpolarizovaného xenonu od jiných výzkumných center v zahraničí a jeho dovážení by ovšem nebylo efektivní a to zejména z důvodu náročnosti zajištění potřebných fyzikálních podmínek pro přepravu hyperpolarizovaného plynu. Toto bylo hlavní motivací k vývoji vlastní technologie pro přípravu hyperpolarizovaného xenonu. Se zvládnutou technologií by bylo možné navázat spolupráci s medicínskými zařízeními, nebo s týmy zabývající se živou nebo neživou přírodou (např. při studiu mikroporézních materiálů, gelů, v zemědělských aplikacích nebo při výzkumu využívajících zvířat, atd.). Cílem této práce je studium teorie hyperpolarizovaných vzácných plynů se zaměřením na 129Xe a experimentální ověření a změření relaxačních časů pomocí jaderné magnetické rezonance. Vzhledem k tomu, že je možné hyperpolarizované vzácné plyny skladovat pro pozdější využití, se tato práce také zabývá možnostmi zásobníku hyperpolarizovaného vzácného plynu a jeho teoretickým a experimentálním řešením. V této práci jsou popsány především dva základní typy experimentů přípravy hyperpolarizovaného xenonu. V obou jsou využity zatavené válcové skleněné vzorky naplněné xenonem a doplňujícím plynem – dusíkem, heliem. První z experimentů se zabývá měřením vlastností termálně polarizovaného xenonu a druhý měřením vlastností hyperpolarizovaného xenonu. Pro hyperpolarizaci 129Xe bylo použito výkonového laseru a experimentálně byla zkoumána jednak míra polarizace na základě změny spektrální hustoty čerpacího laserového svazku a dále pak optimální doba optického čerpání 129Xe a relaxační časy xenonu.
|
|
|
Study of the properties of hyperpolarized xenon-129 for magnetic resonance imaging
Rychnovský, Jan ; Nováková,, Sabina (referee) ; Kohout,, jJaroslav (referee) ; Bartušek, Karel (advisor)
Produkce hyperpolarizovaných plynů, především helia (3He) nebo xenonu (129Xe), nachází stále rostoucí rozsah aplikací v zobrazování magnetickou rezonancí (MRI). Helium ani xenon nejsou obyčejně obsaženy v těle a experimenty tedy nejsou ovlivněny nechtěným signálem z okolních tkání. Ukázalo se, že několika hyperpolarizačními technikami může být magnetická polarizace (magnetizace) jader vzácných plynů zvýšena na hladinu, se kterou jsou praktické aplikace proveditelné. Hyperpolarizované plyny mohou tedy být užitečným nástrojem pro neinvazivní zkoumání lidského dýchání, dovolující statické zobrazování během zadržení dechu nebo zkoumání dynamiky výdechu nebo nádechu, nebo funkčního zobrazování. V neživé přírodě, mohou být hyperpolarizovaný plyny využity jako kontrastní látka při studiu mikroporézních materiálů, jako jsou zeolity, stavební látky a hmoty, atd. V této doktorské práci je popsán vývoj a konstrukce aparatury pro hyperpolarizaci xenonu (izotopu 129Xe). Nákup hyperpolarizovaného xenonu od jiných výzkumných center v zahraničí a jeho dovážení by ovšem nebylo efektivní a to zejména z důvodu náročnosti zajištění potřebných fyzikálních podmínek pro přepravu hyperpolarizovaného plynu. Toto bylo hlavní motivací k vývoji vlastní technologie pro přípravu hyperpolarizovaného xenonu. Se zvládnutou technologií by bylo možné navázat spolupráci s medicínskými zařízeními, nebo s týmy zabývající se živou nebo neživou přírodou (např. při studiu mikroporézních materiálů, gelů, v zemědělských aplikacích nebo při výzkumu využívajících zvířat, atd.). Cílem této práce je studium teorie hyperpolarizovaných vzácných plynů se zaměřením na 129Xe a experimentální ověření a změření relaxačních časů pomocí jaderné magnetické rezonance. Vzhledem k tomu, že je možné hyperpolarizované vzácné plyny skladovat pro pozdější využití, se tato práce také zabývá možnostmi zásobníku hyperpolarizovaného vzácného plynu a jeho teoretickým a experimentálním řešením. V této práci jsou popsány především dva základní typy experimentů přípravy hyperpolarizovaného xenonu. V obou jsou využity zatavené válcové skleněné vzorky naplněné xenonem a doplňujícím plynem – dusíkem, heliem. První z experimentů se zabývá měřením vlastností termálně polarizovaného xenonu a druhý měřením vlastností hyperpolarizovaného xenonu. Pro hyperpolarizaci 129Xe bylo použito výkonového laseru a experimentálně byla zkoumána jednak míra polarizace na základě změny spektrální hustoty čerpacího laserového svazku a dále pak optimální doba optického čerpání 129Xe a relaxační časy xenonu.
|
|
|
Low-coherence interferometry in industrial metrology
Buchta, Zdeněk
The paper describes an experimental arrangement for optical pumping of rubidium based on a high-power laser diode and high power lased diode array. The emission spectrum of the laser diode array was narrowed by external injection locking technique by means of cw Ti:Sa resp. an extended cavity laser (ECL) based on a high-power laser diode. The laser system was designed to be a crucial part of the HpXe (hyperpolarized xenon) production process.
|
|
|
Generace a detekce hyperpolarizovaného xenonu
Rychnovský, Jan ; Buchta, Zdeněk
We present the experimental results of generation and detection of hyperpolarized Xenon obtained by 4.7 T, 200 MHz magnetic resonance (MR) system. Xenon 129 was hyperpolarized by the spin-exchange with Rubidium pumped by extended cavity laser system based on a tunable high-power laser diode optimized for maximum efficiency of the optical pumping process. The application of the laser system is oriented to employment in an experimental arrangement for production of hyperpolarized gasses (HpG), namely Xenon. It is designed to operate in medical and industrial applications to come.
|
|
|
The system for 129Xe polarization - the operating modes
Rychnovský, Jan
The main tendency of this paper is to bring a close view of polarization 129Xe that can be used in NMR analyses. Nuclear Magnetic Resonance - NMR, creates a base for an elementary spectroscopic analysis of unknown substances. The main experiment is still in theoretical preparations. But principle of the described system will be used in practice. We have a theoretical attainments about the research and small details are solved. Above all I write about operating modes which will occur during the polarization of 129 Xe.
|
|
| |
|
|
Optické čerpání atomů rubidia pomocí Ti:Sa laseru
Buchta, Z. ; Rychnovský, J. ; Bartušek, Karel ; Lazar, Josef
The rapidly growing interest in production of hyperpolarized noble gasses (HpG), predominantly 3He and l29Xe for Nuclear Magnetic Resonance (NMR) experiments is driven by potentially attractive medical applications. Neither helium nor xenon is normally present in the body, so the experiments do not suffer from unwanted background signals. Among the potential medicine applications, the opportunity to image organs with low water content and/or with air spaces, such as colon or lungs, has raised a considerable interest. Current conventional imaging techniques cannot provide good images of these hollow spaces. These applications show that HpG may become a useful tool for non-invasive investigation of human lung ventilation, giving access to static imaging during breathhold, dynamics of inspiration/expiration, and functional imaging. This paper describe the way of optical pumping of Rb vapour by Ti:Sa laser which is necessary for attainment hyperpolarized state of 129Xe
|
guest ::
