論文の概要: Characterization of Nuclear Magnetism at Ultralow and Zero Field using SQUIDs
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.17733v1
- Date: Thu, 26 Sep 2024 11:04:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-28 20:20:41.283896
- Title: Characterization of Nuclear Magnetism at Ultralow and Zero Field using SQUIDs
- Title（参考訳）: SQUIDを用いた超低磁場・零磁場における核磁気特性のキャラクタリゼーション
- Authors: John Z. Myers, Kai Buckenmaier, Andrey N. Pravdivtsev, Markus Plaumann, Rainer Körber,
- Abstract要約: 磁気共鳴イメージング(MRI)における医学などの領域の核磁気学
我々は[1-$13$C]ピルビン酸を過分極化する過分極反応器を設計し、シールド内での可逆交換による信号増幅によりヘテロ核へのアライメント移動を可能にする(SABRE-SHEATH)。
シミュレーションの結果から, 過分極設定が13ドルC分極0.4%となり, 地上での予測熱平衡信号(50ドルmu$T)に対して10万000の信号強調が得られた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Nuclear magnetism underpins areas such as medicine in magnetic resonance imaging (MRI). Hyperpolarization of nuclei enhances the quantity and quality of information that can be determined from these techniques by increasing their signal to noise ratios by orders of magnitude. However, some of these hyperpolarization techniques rely on the use of low to ultralow magnetic fields (ULF) (nTs-mTs), where empirical data on how nuclear magnetism behaves is lacking. The broadband character and ultrasensitive field sensitivity of superconducting quantum interference devices (SQUID) allow for probing nuclear magnetism at these fields, where other magnetometers, such as Faraday coils and flux gates do not. To this end, we designed a hyperpolarization reactor to hyperpolarize [1-$^{13}$C]pyruvate with the technique, signal amplification by reversible exchange in shield enables alignment transfer to heteronuclei (SABRE-SHEATH). Afterwards, we were able to characterize the field sensitivity of our setup by simulating the filled reactor in relation to its placement in our ultralow noise, ULF MRI setup. Using the results of the simulations, we determined that our hyperpolarization setup results in a $^{13}$C polarization of 0.4%, a signal enhancement of ~100 000 000 versus the predicted thermal equilibrium signal at earth field (~50 $\mu$T). This results in a $^{13}$C signal of 7.44$\pm$0.91 pT, which with our ultralow noise setup, opens the possibility for the first direct detection of nuclear magnetism without system perturbation.
- Abstract（参考訳）: 核磁気は、MRI(MRI)の医学などの領域を基盤にしている。
核の過分極化は、これらの技術から決定できる情報の量と質を高める。
しかしながら、これらの超偏極化手法のいくつかは、核磁気の振る舞いに関する実証データが欠如している低-超低磁場 (ULF) (nTs-mTs) の使用に依存している。
超伝導量子干渉装置(SQUID)のブロードバンド特性と超感度場感度は、ファラデーコイルやフラックスゲートのような他の磁力計がそうでないフィールドで核磁気を観測することができる。
そこで我々は[1-$^{13}$C]ピルビン酸を過分極化する過分極反応器を設計した。
その後,超低騒音,ULF MRI装置の設置により,充填されたリアクターをシミュレーションすることで,設定のフィールド感度を特徴付けることができた。
シミュレーションの結果から,超分極装置は0.4%の$^{13}$C分極となり,地上での予測熱平衡信号(約50$\mu$T)に対して約100 000 000 000の信号が増強されることがわかった。
これにより、7.44$\pm$0.91 pTの$^{13}$Cの信号が得られ、超低ノイズ設定により、システム摂動なしで初めて核磁気を直接検出できる可能性が開ける。
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