Imagenes Supercoductores de Resonancia y Helio

20/11/15


Al ser el líquido más frío de la Tierra (-269 °C), el helio se utiliza para enfriar los imanes de los dispositivos de IRM (imágenes por resonancia magnética) y obtener imágenes de calidad. Esta aplicación se encuentra también en la investigación, ya que el helio sirve para enfriar los imanes superconductores de los dispositivos de RMN (resonancia magnética nuclear) y de los aceleradores de partículas, como el «Gran Colisionador de Hadrones» del CERN.
En estado gaseoso, el helio se utiliza, junto con el oxígeno, en las botellas de buceo y permite evitar el efecto narcótico del nitrógeno a grandes profundidades

Imanes superconductores
        Cuando ciertas aleaciones son enfriadas a temperaturas cercanas al cero absoluto muestran una reducción drástica en su resistencia a la corriente eléctrica: se convierten en superconductores. Así, cuando las aleaciones superconductoras se colocan en el helio líquido (a temperaturas por debajo de un valor crítico de entre -263° C y -269° C ó 4 a 10 K), altas corrientes pueden ser conducidas por una bobina construida de esa aleación y se puede producir un campo magnético extremadamente estable de intensidad muy elevada. El diseño básico de los imanes superconductores requiere la presencia de un sistema de enfriamiento doble que utiliza nitrógeno líquido como líquido criogénico en un primer contenedor (dewar o criostato) y helio líquido en un segundo dewar interno. Estos sistemas han sido sustituidos por otros con un solo criostato, que utilizan un refrigerador (cryocooler). Cuando se carga con corriente, el imán superconductor no utiliza prácticamente energía eléctrica pero consume líquidos criogénicos. El Helio debe ser recargado, lo cual es costoso, o bien ser repuesto través de un compresor conectado al sistema de RM que recircula sustancias criógenas. Los imanes superconductores generan grandes campos residuales y suelen estar aislados de forma que el entorno quede protegido.

      Las limitaciones de intensidad de campo para los imanes superconductores aún no se han establecido. Para la formación de imágenes se han utilizado sistemas pequeños de hasta 9,4 T y sistemas whole-body también de hasta 9,4 T. Para RM espectroscopia se utilizan campos de hasta 14,1 T y la intensidad de campo de las nuevas maquinas mantiene un permanente aumento. Para la espectroscopia in vivo y la imagen funcional sólo se pueden utilizar imanes superconductores debido a las altas intensidades de campo que son capaces de generar.
      El campo magnético de un imán superconductor puede ser descargado cuando la bobina pierde su superconductividad accidentalmente. Esto crea un aumento repentino de la temperatura que, a su vez, calienta los gases licuados del refrigerante. En esta situación los gases empezarían a hervir, aumentando su volumen y liberando Helio. Este incidente es conocido como enfriamiento rápido o quench. Por lo general no se producen daños permanentes en el imán pero tiene que ser rellenado con Helio, para así conseguir el enfriamiento suficiente para la superconductividad, proceso que puede durar varios días.
      Durante los últimos años se han desarrollado nuevos materiales superconductores que permiten que se produzca la superconductividad a temperaturas más altas (hasta 100 K). Sin embargo, la mayoría de los materiales desarrollados hasta la fecha son frágiles e inadecuados para la producción de cable (y por lo tanto de imanes). Además muchos de los materiales pierden su superconductividad en presencia de fuertes campos magnéticos. Por estos motivos se espera que el impacto a medio plazo de estos avances en la producción de sistemas de resonancia magnética sea limitado.


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