Luận văn tốt nghiệp

Ngành sư phạm vật lý

Phần I: MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Ngày nay, với sự phát triển mạnh của khoa học và kỹ thuật nói chung, việc ứng
dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật phục vụ trong lĩnh vực y tế cũng không ngừng
lớn mạnh. Trong đó, ngành khoa học vật lý đã có nhiều đóng góp quan trọng trong sự
phát triển của ngành y học nói chung và đặc biệt là trong nhóm thiết bị chuẩn đoán hình
ảnh nói riêng như X-quang, CT, siêu âm,… Thiết bị chụp cắt lớp cộng hưởng từ hạt
nhân (CCL CHTHN) là thiết bị chuẩn đoán hình ảnh hiện đại nhất, đem lại kết quả
chuẩn đoán nhanh nhất và chính xác nhất, giúp y bác sĩ chuẩn đoán bệnh nhanh chóng
để đưa ra biện pháp điều trị bệnh kịp thời và hiệu quả.
Thiết bị CCL CHTHN là một trong những thiết bị chuẩn đoán hình ảnh rất phức
tạp. Đây là công trình nghiên cứu vĩ đại của hai nhà bác học Felix Block và Edward
Purcell giữa thế kỷ XX và đạt giải Nobel năm 1952. Nguyên lý hoạt động chính của
thiết bị CCL CHTHN là dựa trên hiện tượng cộng từ hạt nhân của phân tử nước trong
cơ thể.
Để hiểu rõ hơn về cấu tạo và nguyên lý vật lý ứng dụng trong thiết bị CCL
CHTHN cũng như những ứng dụng của thiết bị trong ngành y học nói chung và ngành
y học ở Việt Nam nói riêng, tôi quyết định thực hiện đề tài “Cấu tạo, hoạt động và ứng
dụng của thiết bị CCL CHTHN”.
Được sự động viên và hướng dẫn của thầy giáo, Ths Phạm Văn Tuấn, tôi đã thực
hiện đề tài tốt nghiệp về thiết bị chụp cắt lớp cộng hưởng từ hạt nhân này. Nội dung đề
tài gồm 3 chương:
Chương I: Cơ sở lý thuyết.
Chương II: Tìm hiểu về thiết bị CCL CHTHN.
Chương III: Ứng dụng của thiết bị CCL CHTHN.
Nội dung đề tài thực hiện một vấn đề tương đối phức tạp và mới mẻ, mặt khác
trong quá trình học tập và nghiên cứu cơ hội được tiếp cận trực tiếp với thiết bị cũng

5.1. Phương pháp

- Tra cứu tài liệu và tìm hiểu thực tế.
- So sánh, phân loại và tổng hợp kiến thức.
5.2. Phương tiện
- Sách tham khảo, mạng Internet.
- Máy vi tính.

SVTH: Cao Thị Hồng Vân

-2-

GVHD: ThS: Phạm Văn Tuấn


Luận văn tốt nghiệp

Ngành sư phạm vật lý

6. CÁC BƯỚC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
- Tìm tài liệu, các khái niệm và thuật ngữ liên quan đến đề tài.
- Cập nhật các thông tin có liên quan đến vấn đề nghiên cứu của đề tài.
- Thực hiện nội dung phần lý thuyết và phần ứng dụng.
- Giáo viên hướng dẫn chỉnh sửa nội dung.
- Hoàn chỉnh luận văn.
7. CÁC KÝ HIỆU QUY ƯỚC CỦA ĐỀ TÀI:

: Free Induction Decay - Tín hiệu suy giảm cảm ứng tự

FID

CCL CHTHN

: Chụp cắt lớp cộng hưởng từ hạt nhân

T1

: Hằng số thời gian dãn hồi spin - mạng (dãn hồi dọc)

T2

: Hằng số thời gian dãn hồi spin - spin (dãn hồi ngang)

TR

: Chu kỳ lặp lại của dãy xung tạo ảnh (Repetition Time)

TE

: Thời gian tiếng vọng (Echo Time)

SVTH: Cao Thị Hồng Vân

-3-

GVHD: ThS: Phạm Văn Tuấn


Luận văn tốt nghiệp

Ngành sư phạm vật lý


: Từ trường chính tạo ra do nam châm.

FEG

: Frequencey encoding gradient ( mã hoá tần số
gradient)

PEG

: Phase encoding gradient ( mã hoá pha gradient)

B ,H

: Từ trường tạo ra do cuộn dây RF ở tần số Larmor.

Gx, Gy, Gz

: Trường gradient tương ứng theo chiều x, y và z

1

1

SVTH: Cao Thị Hồng Vân

-4-

GVHD: ThS: Phạm Văn Tuấn



Đơn vị trong hệ Si là: A/m
Cường độ từ trường trong từ môi càng mạnh thì thì dòng điện phân tử được định


hướng càng mạnh, nghĩa là vectơ từ hóa J càng lớn
I.1.2.Năng lượng từ trường:
“ Năng lượng từ trường định xứ ở đâu? Ở trong vật dẫn là nơi có điện tích chuyển
động, hay ở trong từ trường, nghĩa là ở trong khoảng không gian bao quanh vật dẫn
mang dòng điện?”
Lý thuyết và thực nghiệm đã chứng tỏ rằng năng lượng từ trường phân bố trong
khoảng không gian có từ trường, nghĩa là định xứ trong từ trường.
Ta có công thức tính năng lượng từ trường của ống dây là : W 

LI 2
2

(I.1). Ta sẽ

biểu diễn công thức đó theo các thông số đặc trưng cho bản thân từ trường.

SVTH: Cao Thị Hồng Vân

-5-

GVHD: ThS: Phạm Văn Tuấn


Luận văn tốt nghiệp


trường tại một điểm trong từ trường, tại đó cảm ứng từ là B và cường độ từ trường là H.
Xét một thể tích dV đủ nhỏ để có thể coi ttrong phạm vi đó từ trường là đều, khi đó
năng lượng từ trường dWm trong thể tích dV bằng WmdV
Năng lượng từ trường định xứ trong cả thể tích V là:
 0 H 2
BH
 W  V dWm  V Wm dV  V 2 dV  V 2 dV

(I.6)

Trong đó phép lấy tích phân trong thể tích V mà ta cần tính.

I.2. Từ trường trong từ môi:
I.2.1. Sự từ hoá các chất, chất từ môi:
Sự từ hoá các chất: Ta đã biết nếu dây dẫn có dòng điện đặt trong một môi trường
nào đó thì nói chung cảm ứng từ tại một điểm trong môi trường khác cảm ứng từ trong
chân không. Điều đó chứng tỏ rằng: do tác dụng của từ trường của dòng điện, môi
trường đã có biến đổi. Người ta nói môi trường đó đã bị từ hoá (hay bị nhiễm từ). Thực

SVTH: Cao Thị Hồng Vân

-6-

GVHD: ThS: Phạm Văn Tuấn


Luận văn tốt nghiệp

Ngành sư phạm vật lý


trường tổng hợp trong chất thuận từ lớn hơn từ trường ban đầu Bo . Nhôm, vonfram,
platin, oxi, nitơ, không khí, êbônic… là những chất thuận từ.




+ Chất nghịch từ: đối với chất này, B ' ngược chiều Bo và có độ lớn rất nhỏ so với


Bo . Do đó từ trường tổng hợp trong chất nghịch từ lớn hơn từ trường ban đầu Bo .

Bismuth, đồng, Berili, Bo, vàng, bạc, thuỷ tinh, thạch anh, nước cá khí trơ (He, Ar,..)
,… đều là chất nghịch từ.






+ Chất sắt từ: đối với chất này, B ' cùng chiều B o và có thể lớn hơn B o rất nhiều
(tới hàng chục ngàn lần). Sắt, kền, Coban, và nhóm kim loại thuộc nhóm đất hiếm, một
số hợp kim đặc biệt như: thép, vonfram, hợp kim Supecmalôi.
I.2.2. Vector từ hoá:


Ta đã biết từ trường do dòng điện gây ra: vì vậy từ trường phụ B ' của từ môi cũng
phải do dòng điện nào đó gây ra, dĩ nhiên các dòng đó chỉ có thể nằm trong lòng các từ
môi. Theo giả thuyết Ampere, đây là các dòng điện khép kín trong phạm vi của một
phân tử hay nguyên tử, và ta gọi chung đó là dòng điện phân tử.


trưng cho mức độ từ hoá của chúng bằng một momen từ của một đơn vị momen từ thể
tích của nó.
Vector từ hoá của một khối từ môi (vật) đã được từ hoá đồng đều là một đại lượng
đặc trưng cho mức độ từ hoá của vật, được đo bằng tổng các vector momen từ phân tử
chứa trong một đơn vị thể tích của khối từ môi:



 Pm i
J 
V

(I.9)





Trong đó Pm là vector momen từ của phân tử (nguyên tử) thứ i, Pm là tổng các
i

i

vector momen từ chứa trong thể tích V .


Nếu vật bị từ hoá không đều thì J có giá trị khác nhau trong các phần khác nhau


của vật. Trong trường hợp đó người ta định nghĩa vector từ độ J tại mỗi điểm của vật

Vector từ hoá là đại lượng cơ bản đặc trưng cho trạng thái nhiễm từ của vật. Khi
biết vector từ hoá ở mỗi điểm của một vật nào đó, trong nhiều trường hợp ta có thể xác
định từ trường của vật từ hóa sinh ra.
I.2.3. Cường độ từ trường trong từ môi:
I.2.3.1. Vector cường độ từ trường:


Khi xét từ trường trong từ môi, ngoài vector cảm ứng từ B , ta còn đưa thêm vào



B 
J
vector cường độ từ trường H được định nghĩa bởi công thức: H 
o



B
Trong chân không J =0 nên ta có: H 
(I.12)
o

(I.11)

Như ta đã thấy ở mục trên, cường độ từ trường trong từ môi càng mạnh thì dòng


điện phân tử được định hướng càng mạnh, nghĩa là vector từ hoá J càng lớn. Thực




B
 mH
Thay biểu thức J từ (I.13) vào (I.12) ta được: H 
o

SVTH: Cao Thị Hồng Vân

-9-

GVHD: ThS: Phạm Văn Tuấn


Luận văn tốt nghiệp

Ngành sư phạm vật lý


Từ đó rút ra được: H 




B
B
B


 o 1   m   0  a

 
E    .B   B. cos (I.15), với  là góc hợp bởi 2 vecto trên.

Khi đó năng lượng của nguyên tử là: E  E n 

meB
2me c

(I.16)

Nghĩa là khi đặt trong từ trường một mức năng lượng En của nguyên tử đã bị tách
thành một số mức khác nhau phụ thuộc vào lượng tử số m. Ta ký hiệu mức năng lượng
đó như sau: E nm  E n 

meB
2me c

(I.17).

Khi ta đặt nguyên tử Hydro trong từ trường thì các trạng thái có cùng n nhưng
khác nhau bởi m thì các mức năng lượng khác nhau. Do đó sự suy biến mất đi. Các mức

SVTH: Cao Thị Hồng Vân

- 10 -

GVHD: ThS: Phạm Văn Tuấn


Luận văn tốt nghiệp

tương đương với một nam châm và được đặc trưng bởi momen từ, gọi là momen từ quỹ


đạo và được ký hiệu  l .
Với   I.S


I.S
c

( trong hệ SI ) (I.19)
( trong hệ CGS ) (I.20)

Trong đó: I là cường độ dòng điện
S là diện tích dòng điện bao quanh

SVTH: Cao Thị Hồng Vân

- 11 -

GVHD: ThS: Phạm Văn Tuấn


Luận văn tốt nghiệp

Ngành sư phạm vật lý

c=3.108m/s2 vận tốc ánh sáng trong chân không



là spin. Đối với electron có s=1/2. Ta ký hiệu momen từ quỹ đạo riêng  s và
 s  s ( s  1) (I.23)

I.4.3. Momen toàn phần của electron:
Mỗi hạt có hai momen riêng là momen động lượng quỹ đạo và momen động


lượng riêng. Ta hãy xét momen toàn phần của electron. Gọi M j là momen động lượng






toàn phần thì M j  M l  M s . Đối với momen từ toàn phần của electron ta cũng có






tương tự như vậy. Tức là:  j   l   s

SVTH: Cao Thị Hồng Vân

- 12 -

GVHD: ThS: Phạm Văn Tuấn




 e  M l


M
Từ đó ta có:  l   s 
s  I.26).
me c  2


Như vậy vecto momen từ toàn phần  j và vecto momen động lượng toàn phần

M j không cùng phương với nhau.

I.5. Sóng RF:
Phân loại sóng điện từ theo tần số và bước sóng:
Tên

Ký hiệu

Tần số

100-10

Tần số rất thấp

ELF

Hz 3-30


Cao tần

HF

3-30 MHz

SVTH: Cao Thị Hồng Vân

- 13 -

Bước sóng

Mm
10-1
Mm
1000-100
km
1-100
km
10-1
km
1000-100

m

100-10
m

GVHD: ThS: Phạm Văn Tuấn


m
100-10
cm
10-1
cm
10-1
mm

Sóng Radio có tần số trong khoảng 30KHz ( dãy tần LF ) đến 300MHz ( dãy tần
VHF ), bước sóng từ 1m đến 103m. Sóng Radio bao gồm sóng dài LF, sóng trung MF,
sóng ngắn HF và sóng cực ngắn VHF.
I.6. Hiện tượng cộng hưởng từ:
I.6.1: Tỷ số từ cơ:


Khi electron chuyển động xung quanh hạt nhân, vecto momen từ quỹ đạo  l cũng




vuông góc với mặt phẳng quỹ đạo như momen quỹ đạo L và ngược chiều với L . Ta đã

l
 e.v.r
e
biết L=mevr. Từ đó ta có:  

L 2 me .v.r.c 2me c

(I.27)

Ngành sư phạm vật lý


Một hạt nhân nguyên tử có một spin hạt nhân thì cũng có một momen từ  . Ta có






liên hệ:    .L (I.30). Trong đó L momen spin hạt nhân.
I.6.2. Chuyển động Lamor và tần số Lamor:
I.6.2.1. Khái niệm:
Ta nhớ là khi cho một con quay quay tít, con quay rất dễ đứng thẳng trên đầu mũi
nhọn của nó. Nhưng được một lát con quay bắt đầu đảo, nghĩa là nó vẫn quay nhưng
trục quay của nó bị nghiêng so với phương thẳng đứng và có thêm chuyển động đảo:
trục quay của con quay quanh phương thẳng đứng. Cái gì gây nên chuyển động đảo:
trọng trường của trái đất kết hợp với chuyển động quay của con quay. Người ta đặc
trưng cho chuyển động quay tít chung quanh trục của con quay bằng một vectơ hướng
theo trục quay và lớn hay nhỏ tuỳ theo con quay nặng hay nhẹ, quay nhanh hay quay
chậm và gọi đó là mômen quay của con quay. Có thể nói dưới tác dụng của trọng
trường, mômen quay của con quay bị đảo quanh phương của trọng trường với một tần
số nào đó. Chuyển động đảo đó gọi là chuyển động Lamor và tần số quay đảo gọi là tần
số Larmor.
Tương tự như vậy, ta đã biết electron chuyển động quay quanh hạt nhân sinh ra
momen từ quỹ đạo, mặt khác electron cũng chuyển động tự quay quanh trục của nó
dưới tác dụng của momen từ riêng.
Nếu ta đặt hạt nhân vào từ trường ngoài H0 của nam châm, thì sinh ra một lực làm
lệch hướng của hạt nhân, khuynh hướng lệch sao cho hướng của momen từ cùng hướng
với đường sức của từ trường ngoài. Khi đặt hạt nhân ở từ trường ngoài sẽ xuất hiện một

Ngành sư phạm vật lý

Phương trình (I.32) là phương trình Larmor, cho phép xác định tần số tiến động
Larmor. Ta lại có  L  2 L nên tần số Larmor là:  L 

 .H 0
2

Nếu ta đặt một từ trường H1 khác rất yếu vuông góc với H0 và quay quanh H0 với


tần số  , nó sẽ làm cho momen từ  rời khỏi vị trí ban đầu. Thay đổi H1 theo thời gian


cho tới khi    L thì nó có tác dụng làm nghịch đảo momen từ  của hạt mang điện.
   L   .H 0
Khi đó xảy ra cộng hưởng và điều kiện xảy ra cộng hưởng là :
 .H 0 (I.33)
  
2

I.6.2.Khái niệm cộng hưởng từ hạt nhân:
Dưới tác dụng của từ trường ngoài, mômen từ của hạt nhân quay đảo với tần số
Larmor ωL. Khi mômen từ của hạt nhân quay đảo với tần số ωL, nếu ta dùng máy phát
để phát sóng điện từ với tần số đúng bằng ωL chiếu thẳng vào hạt nhân, thì hạt nhân
đang quay bị tác dụng một lực xoay chiều cùng tần số sẽ có hiện tượng cộng hưởng, đó
chính là cộng hưởng từ hạt nhân.
Khi có cộng hưởng, chuyển động quay đảo của mômen từ hạt nhân sẽ trở nên cực
mạnh. Vectơ mômen từ gần như quay trong mặt phẳng vuông góc với từ trường ngoài.
Khi không tác dụng sóng điện từ nữa, không còn cộng hưởng, mômen từ trở lại quay

.B
h
h

(I.32)

Trong đó: h là hằng số Plank

Thì sẽ xảy ra hấp thụ cộng hưởng sóng điện từ bởi hạt nhân và ta có hiện tượng
cộng hưởng từ hạt nhân.
Từ công thức (I.32) chúng ta thấy rằng có thể thực hiện điều kiện cộng hưởng
hoặc bằng cách giữ nguyên B0 và thay đổi  ( ) , hoặc bằng cách giữ nguyên  ( ) và
thay đổi B0. Trong thực nghiệm thì ta thường dùng cách giữ nguyên  ( ) và thay đổi
B0. B0 được thay đổi bằng cách thêm vào một thành phần tuần hoàn biến thiên chậm và
có biên độ nhỏ. Sau đây là sơ đồ nguyên lý của hiện tượng cộng hưởng từ hạt nhân:

Hình I.6.1
Trong sơ đồ các cuộn dây AA’ làm điều biến từ trường của nam châm điện. Tín
hiệu của máy phát hạ tần, dùng làm nguồn cho các cuộn điều biến và dùng để quét đồng

SVTH: Cao Thị Hồng Vân

- 17 -

GVHD: ThS: Phạm Văn Tuấn


Luận văn tốt nghiệp

Ngành sư phạm vật lý

nữa mà bị dịch chuyển hoá học do ảnh hưởng của từ trường nội nguyên tử, phân tử, tinh
thể,...làm xuất hiện từ trường phụ, tỷ lệ trường ngoài khiến hạt nhân phải chịu một từ
trường hiệu dụng nhỏ đi một chút : Beff  (1   ).B (I.34).

trong đó  gọi là hằng số

che chắn (tuy chỉ cỡ 10-6) phụ thuộc vào môi trường điện tử lân cận hạt nhân.
Cùng một hạt nhân, nếu ở vị trí khác nhau, không tương đương về hoá học, chịu
dịch chuyển hoá học khác nhau thì phổ NMR khi đó có số vạch tương ứng số vị trí
không tương đương ( cho cùng loại hạt nhân ấy), với cường độ mỗi vạch tỷ lệ số vị trí
mỗi loại.
Các phổ NMR của mẫu vật rắn thì có số vạch rộng (hình I.6.2a) còn các chất lỏng
thì cho các vạch hẹp, còn gọi là NMR phân giải cao (hình I.6.2b)

SVTH: Cao Thị Hồng Vân

- 18 -

GVHD: ThS: Phạm Văn Tuấn


Luận văn tốt nghiệp

Ngành sư phạm vật lý
P

P

(a)


GVHD: ThS: Phạm Văn Tuấn


Luận văn tốt nghiệp

Ngành sư phạm vật lý

của các nguyên tử nên các momen từ này có chiều, hướng khác nhau và luôn thay đổi,
tổng hợp của chúng bằng không.
Khi được đặt trong một từ trường BO có cường độ lớn từ 0,33 Tesla đến 2 Tesla
thì những proton của nguyên tử hydro dưới tác dụng của BO xếp hàng theo trục của BO
và có một chuyển động thứ hai nữa, ngoài chuyển động quay quanh trục của nó, gọi là
chuyển động tiến động, vẽ nên một hình nón, có trục song song với trục từ trường lớn
BO

Các proton hydro chưa có từ trườngBO

Sự xếp hàng của các proton trong
từ trường lớn BO

Khi đặt trong từ trường lớn BO, người ta thấy có hai đám proton khác nhau: một
đám gọi là đám năng lượng thấp song song với BO và một đám gọi là đám năng lượng
cao đối song với BO. Đám năng lượng thấp hơi nhiều hơn chút ít so với đám năng lượng
cao và tổng hợp những momen từ cơ bản của hai đám trên là MO cùng chiều với BO.
Hiệu số năng lượng  E giữa hai đám proton này xác định mức độ từ hoá của mô
và tỷ lệ thuận với cường độ của BO và thay đổi theo từng mô:
 E=  BO (I.34)

Tốc độ  O của chuyển động Lamor phụ thuộc vào cường độ từ trường BO và tỷ số
từ quay của hạt hạt nhân. Tỷ số từ quay lại phụ thuộc vào tỷ lệ giữa momen quỹ đạo và

tức là lúc cung cấp năng lượng cho hệ thống thì ta có thể làm MO lệch khỏi trục của nó.
Đó là hiện tượng hấp thụ cộng hưởng

MO

Cung cấp năng lượng bằng sóng tần số radio; MO bị lệch khỏi trục cũ
Những chuyển động lệch đi của MO thực tế rất phức tạp. Là vì, dưới tác động phối
hợp của những từ trường BO và B1 momen từ tổng hợp MO xa dần BO và vẽ nên một
đường xoắn ốc nội tiếp trong một hình cầu
Nếu ngừng kích thích hệ thống bằng tần số radio thì từ trường B1 không còn nữa.
Momen tổng hợp MO lại quay trở lại trục cũ trong khi hệ thống hoàn trả lại năng lượng
đã nhận được
Cuộn bobine phát nhận được dùng để phát ra sóng tần số radio gây ra từ trường B1
cũng được dùng để thu nhận lại năng lượng hoàn trả dưới dạng tần số radio do Mo trở
lại trục cũ

SVTH: Cao Thị Hồng Vân

- 21 -

GVHD: ThS: Phạm Văn Tuấn


Luận văn tốt nghiệp

Ngành sư phạm vật lý

M0

I.8. Những thiết bị tạo ra từ trường:

- 22 -

GVHD: ThS: Phạm Văn Tuấn


Luận văn tốt nghiệp

Ngành sư phạm vật lý

Ngoài ra khi tăng H, lực điện từ tác động lên các vòng dây sẽ rất lớn, có thể dẫn
đến việc phá vỡ các cuộn dây nếu nó không có khung đủ mạnh.
Trong phòng thí nghiệm thường dùng những cuộn dây tạo ra từ trường không đổi
có cường độ đến vài nghìn ơxtêt. Trường ở trong lòng cuộn dây có độ đồng đều trên
một khoảng dài, trường ở cách tâm cuộn dây 1/3 chiều dài chỉ giảm đi 0,7%. Cuộn dây
thường được quấn nhiều lớp dây bằng đồng có vỏ bọc vải  =2,5  3 mm và được làm
nguội bằng nước hoặc dầu. Dòng điện qua cuộn dây khoảng vài chục ampe. Để tạo ra từ
trường không đổi có cường độ từ 10 5 ơxtêt trở lên, các cuộn dây phải có cấu tạo đặc biệt
để làm thoát nhiệt và tăng độ bền cơ học.
Các cuộn dây tạo ra từ trường lớn không đổi được nhúng vào trong chất lỏng nhiệt
độ thấp như hyđrô lỏng, azôt lỏng, neon lỏng và hêli lỏng….Người ta thường dùng
cuộn dây nhôm vì ở nhiệt độ thấp thì Al có điện trở dư giống như đồng.
Trong nghiên cứu khoa học nhiều khi không cần từ trường lớn liên tục, mà có thể
chỉ cần H lớn trong một thời gian ngắn với dạng xung lặp lại. Khi đó công suất trung
bình của cuộn dây sẽ nhỏ và trường cực đại đạt được có thể đến 106 ơxtêt trong các
xung đó. Để tạo được những xung từ trường lớn như vậy ta dùng sự phóng điện tích từ
tụ điện vào cuộn dây.
Để tạo từ trường không đổi liên tục hiện nay còn dùng cuộn dây siêu dẫn, vì ở
trạng thái siêu dẫn những chất siêu dẫn loại hai có thể chịu đựng được từ trường lớn, do
đó cho phép tăng mật độ dòng lên rất cao và làm giảm kích thước rất nhiều so với sợi
dây thông thường. Dây siêu dẫn thường chế tạo bởi hợp kim Nb2Zr hoặc Nb3Sn….là

0,4nI
(I.38)
R

Trong đó H tính ra ơxtêt, R tính ra cm, I tính ra A và n là số vòng dây trong một
cuộn. Độ đồng đều của từ trường khá cao, khi đi ra khỏi tâm 1 khoảng bằng 1/4R theo
chiều ngang, H chỉ giảm đi khoảng 0,5%.
I.8.2. Nam châm điện:
Để tạo từ trường mạnh thường dùng những cuộn dây có lõi sắt, đó là những nam
châm điện. Nhờ những lõi sắt này đường sức từ tập trung vào lõi và từ trường tạo ra
được tăng cường.
Nam châm điện thường dùng có dạng là một mạch từ có khe hở như hình

Hình I.5.2

SVTH: Cao Thị Hồng Vân

- 24 -

GVHD: ThS: Phạm Văn Tuấn


Luận văn tốt nghiệp

Ngành sư phạm vật lý

Giả sử lõi được từ hoá đều có độ từ hoá M. Từ trường trong khe được xác định
như sau: Khi M vuông góc với bề mặt lõi ở trong khe, thì trên đó xuất hiện các từ cực
với mật độ điện tích là  =M.
Nếu các cực có dạng hình trụ bán kính R (như hình I.5.3) và khoảng cách giữa hai

r

(I.42)

Hình I.5.4

SVTH: Cao Thị Hồng Vân

- 25 -

GVHD: ThS: Phạm Văn Tuấn