hyperpolarisationsläge

Hyperpolarisationsläge avser inom magnetresonansvetenskaper ett tillstånd där spinpolarisationen i kärnor eller elektroner är betydligt högre än den termiska jämvikten vid rumstemperatur och vanliga magnetfält. Den ökade polariseringen ger kraftigt förstärkt MR-signal, vilket gör det möjligt att studera spinnsystem med mycket låga koncentrationer eller under snabba kemiska processer.

Det finns flera vägar till hyperpolarisering. Dynamisk kärnpolarisering (DNP) används ofta i NMR, där mikrovågor under låg temperatur överför polarisering från elektroner till kärnor. Spin-exchange optical pumping (SEOP) orsakar polarisering av kärnnuklei i gaser eller vätskor genom optisk pumpning av alkaliska joner följt av spinutbyte. Parahydrogeninducerad polarisering (PHIP) utnyttjar inflammorisk övergång av parahydrogen för att skapa snabb, kraftig polarisering i organiska molekyler. Brutt күчpolarisering (“brute-force”) hänvisar till polarisering som uppnås genom extrema fält och låga temperaturer.

Vanliga system är organiska molekyler inuti MR-spektrometrar, isotopmärkt som 13C eller 15N, samt hyperpolariserade gaser som 129Xe och 3He. Den hyperpolariserade state har ofta mycket låga relaxationstider (T1), vilket kräver snabb hantering och omvandling till avbildning eller spektroskopi innan polarisationen avtar.

Användningarna är breda: förbättrad sensitivitet i medicinsk MRI och in vivo metabolic imaging, forskning inom kemi och biologi, samt kärnspektroskopi där signalsvaghet tidigare varit ett hinder. Begränsningar inkluderar kostnad, teknikens komplexitet, kort livslängd hos polariseringen samt behov av specialutrustning och snabba förflyttningar till mätningssteget.

Se även: dynamisk kärnpolarisering (DNP), optisk pumpning, PHIP, SEOP, hyperpolariserad MR.