ایک سکریو ڈرایور نے میرے کان کے پاس سے سیٹی بجائی۔ زور سے بجنے والی آواز کے ساتھ وہ کریوسٹیٹ کے جسم پر جم گئی۔ اپنے آپ کو کوستے ہوئے، میں نے ایک وقفہ لینے کا فیصلہ کیا۔ اسٹیل کے آلے کا استعمال کرتے ہوئے 1.5 ٹیسلا کے مقناطیسی میدان میں بولٹ کو کھولنا اچھا خیال نہیں ہے۔ میدان، ایک غیر مرئی دشمن کی طرح، آلہ کو ہاتھوں سے چھیننے کی مسلسل کوشش کر رہا ہے، اسے اپنی طاقت کی لکیروں کے ساتھ سمت دے گا اور اسے سپر کنڈکٹر سے بند دائرے میں چلنے والے الیکٹرانوں کے جتنا ممکن ہوسکے قریب لے جائے گا۔ تاہم، اگر آپ کو واقعی کئی سال پہلے سے تیزابیت والے مرکبات کو شکست دینے کی ضرورت ہے، تو زیادہ انتخاب نہیں ہے۔ میں کمپیوٹر پر بیٹھ گیا اور عادتاً نیوز فیڈ کے ذریعے سکرول کیا۔ "روسی سائنسدانوں نے ایم آر آئی کو 2 گنا بہتر کیا ہے!" - مشکوک سرخی پڑھیں۔
تقریبا ایک سال پہلے، ہم اور اپنے کام کے جوہر کو سمجھا۔ میرا پرزور مشورہ ہے کہ آپ اس مضمون کو پڑھنے سے پہلے اس مواد کی اپنی یاد تازہ کریں۔
آج روس میں تاریخی وجوہات سمیت مختلف وجوہات کی بناء پر ہائی فیلڈ میگنیٹک ریزوننس امیجنگ اسکینرز جیسے پیچیدہ آلات کی تیاری۔ تاہم، اگر آپ کسی بڑے شہر میں رہتے ہیں، تو آپ آسانی سے ایسے کلینک تلاش کر سکتے ہیں جو اس قسم کی خدمات فراہم کرتے ہیں۔ ایک ہی وقت میں، MRI سکینرز کے بیڑے کو اکثر استعمال شدہ آلات سے ظاہر کیا جاتا ہے، جو ایک بار امریکہ اور یورپ سے درآمد کیا جاتا ہے، اور اگر آپ کو اچانک MRI کے ساتھ کسی کلینک کا دورہ کرنا پڑے، تو ڈیوائس کی خوبصورت شکل سے دھوکہ نہ کھائیں - یہ اس کی دوسری دہائی میں ہو سکتا ہے. نتیجے کے طور پر، اس طرح کا سامان کبھی کبھی ٹوٹ جاتا ہے، اور ایک طویل عرصے سے میں ان لوگوں میں سے ایک تھا جنہوں نے ٹوٹے ہوئے ٹوموگراف کو سروس میں واپس کیا، تاکہ مریض تشخیص سے گزریں، اور مالکان منافع کما سکیں.
ایک اچھے دن تک، بہت زیادہ مقناطیسی میدانوں کے ساتھ خطرناک تفریحات کے درمیان وقفے کے دوران، میں نے نیوز فیڈ میں ایک دلچسپ تحریر دیکھی: "روسی سائنس دان ڈچ ساتھیوں کے ساتھ۔ میٹا میٹریلز کا استعمال کرتے ہوئے." کہنے کی ضرورت نہیں، یہ حقیقت کہ روس آلات پر تحقیق کر رہا ہے، جس کی پیداوار میں کبھی مہارت حاصل نہیں کی گئی، مجھے بہت، بہت متنازعہ لگا۔ میں نے فیصلہ کیا کہ یہ گرانٹس کا صرف ایک اور دور تھا، جو "نینو ٹیکنالوجی" جیسے ناقابل فہم سائنسی بز ورڈز سے گھٹا ہوا تھا جس سے ہر کوئی پہلے ہی تنگ آچکا تھا۔ ایم آر آئی اور میٹا میٹریلز کے ساتھ گھریلو سائنسدانوں کے کام کے موضوع پر معلومات کی تلاش نے مجھے ایک ایسے مضمون تک پہنچایا جس میں ایک سادہ تجربے کی تفصیل تھی جسے میں آسانی سے دہرا سکتا تھا، کیونکہ ایم آر آئی مشین ہمیشہ ہاتھ میں رہتی ہے۔
سے تصویر , نام نہاد "میٹی میٹریل" کا استعمال کرتے ہوئے MRI سگنل کو بڑھانے کے لیے وقف ہے۔ ایک عام طبی 1.5 - تھرمل اپریٹس میں، مریض کے بجائے، میٹا میٹریل کو پانی کے بیسن کی شکل میں لوڈ کیا جاتا ہے، جس کے اندر ایک خاص لمبائی کی متوازی تاریں واقع ہوتی ہیں۔ تاروں پر مطالعہ کا مقصد ہے - ایک مچھلی (غیر جاندار)۔ دائیں طرف کی تصویریں مچھلی کی ایم آر آئی تصاویر ہیں، جس میں رنگین نقشہ ہائیڈروجن نیوکلی کے سگنل کی شدت کو ظاہر کرتا ہے۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ جب مچھلی تاروں پر لیٹی ہوتی ہے تو سگنل ان کے بغیر ہونے سے کہیں بہتر ہوتا ہے۔ دونوں صورتوں میں سکیننگ کا وقت یکساں ہے، جس سے ثابت ہوتا ہے کہ سکیننگ کی کارکردگی بہتر ہوئی ہے۔ مضمون بھی احتیاط سے شامل کیا گیا ہے۔
فارمولہ
ٹوموگراف کی آپریٹنگ فریکوئنسی پر منحصر تاروں کی لمبائی کا حساب لگانے کے لیے، جسے میں نے استعمال کیا۔ میں نے اپنا میٹا میٹریل ایک کیویٹ اور تانبے کے تاروں کی ایک صف سے بنایا، جو 3D پرنٹ شدہ پلاسٹک کے فاسٹنرز سے لیس ہے:
میرا پہلا میٹی میٹریل۔ پیداوار کے فوراً بعد اسے 1 ٹیسلا ٹوموگراف میں ڈال دیا گیا۔ سنتری نے اسکین کرنے والی چیز کے طور پر کام کیا۔
تاہم، وعدہ کردہ سگنل بڑھانے کے بجائے، مجھے نمونے کا ایک گروپ ملا جس نے تصویر کو مکمل طور پر خراب کر دیا! میرے غصے کی کوئی حد نہیں تھی! مضمون ختم کرنے کے بعد، میں نے مضمون کے مصنفین کو ایک خط لکھا، جس کا مطلب سوال "کیا...؟" تک کم کیا جا سکتا ہے۔
مصنفین نے مجھے کافی تیزی سے جواب دیا۔ وہ کافی متاثر ہوئے کہ کوئی ان کے تجربات کو نقل کرنے کی کوشش کر رہا ہے۔ پہلے تو انہوں نے مجھے یہ سمجھانے کی کافی دیر تک کوشش کی کہ میٹا میٹریل دراصل کس طرح کام کرتے ہیں، اصطلاحات "Fabry-Perot resonances"، "internsic modes"، اور حجم میں ہر طرح کے ریڈیو فریکوئنسی فیلڈز کا استعمال کرتے ہوئے۔ پھر، بظاہر یہ محسوس کرتے ہوئے کہ میں بالکل بھی نہیں سمجھ پایا کہ وہ کیا بات کر رہے ہیں، انہوں نے مجھے ان سے ملنے کی دعوت دینے کا فیصلہ کیا تاکہ میں ان کی پیشرفت کو براہ راست دیکھ سکوں اور اس بات کو یقینی بنا سکوں کہ یہ اب بھی کام کرتا ہے۔ میں نے اپنا پسندیدہ سولڈرنگ آئرن اپنے بیگ میں ڈالا اور سینٹ پیٹرزبرگ، نیشنل ریسرچ یونیورسٹی آف انفارمیشن ٹیکنالوجیز، مکینکس اور آپٹکس چلا گیا (جیسا کہ پتہ چلا، وہاں صرف پروگرامرز ہی نہیں تربیت یافتہ ہیں)۔
سائٹ پر میرا پرتپاک خیرمقدم کیا گیا، اور اچانک، انہوں نے مجھے نوکری کی پیشکش کی، کیونکہ وہ تاروں والی میری کھائی سے متاثر ہوئے تھے اور انہیں نئے بنانے کے لیے ایک شخص کی ضرورت تھی۔ بدلے میں، انہوں نے ہر اس چیز کی تفصیل سے وضاحت کرنے کا وعدہ کیا جس میں میری دلچسپی ہو اور وہ ریڈیو فزکس اور ایم آر آئی کا تربیتی کورس کریں گے، جو کہ خوش قسمتی سے، ٹھیک اسی سال شروع ہوا تھا۔ میری علم کی پیاس جیت گئی، اور پھر، میں نے سال بھر مطالعہ کیا، پراجیکٹس کیے اور کام کیا، آہستہ آہستہ مقناطیسی گونج کی تاریخ کے ساتھ ساتھ اس علاقے میں جدید سائنس کی حالت کے بارے میں زیادہ سے زیادہ نئی چیزیں سیکھتا رہا، جسے میں سیکھوں گا۔ یہاں اشتراک کریں.
MRI کی مجوزہ بہتری کا طریقہ، اور مذکورہ سائنسی مضامین میں مطالعہ کیا گیا، نام نہاد "میٹیمیٹریلز" پر مبنی ہے۔ دیگر بہت سی دریافتوں کی طرح میٹا میٹریل بھی نظریاتی تحقیق کی بنیاد پر حاصل کیے گئے غیر متوقع حلوں کی وجہ سے ظاہر ہوتے ہیں۔ 1967 میں سوویت سائنسدان وکٹر ویسیلاگو نے ایک نظریاتی ماڈل پر کام کرتے ہوئے منفی ریفریکٹیو انڈیکس والے مواد کی موجودگی کا مشورہ دیا۔ جیسا کہ آپ پہلے ہی سمجھ چکے ہیں، ہم آپٹکس کے بارے میں بات کر رہے ہیں، اور اس گتانک کی قدر کا مطلب ہے کہ مختلف ذرائع ابلاغ، مثال کے طور پر ہوا اور پانی کے درمیان سے گزرنے پر روشنی اپنی سمت کتنی بدلے گی۔ آپ آسانی سے اپنے لیے تصدیق کر سکتے ہیں کہ واقعی ایسا ہوتا ہے:
روشنی کے انعطاف کو ظاہر کرنے کے لیے لیزر پوائنٹر اور ایکویریم کا استعمال کرتے ہوئے ایک سادہ تجربہ۔
ایک دلچسپ حقیقت جو اس طرح کے تجربے سے سیکھی جا سکتی ہے وہ یہ ہے کہ شہتیر کو اُسی سمت سے ہٹایا نہیں جا سکتا جہاں سے یہ انٹرفیس پر گرا ہے، چاہے تجربہ کار کتنی ہی کوشش کرے۔ یہ تجربہ قدرتی طور پر پائے جانے والے تمام مادوں کے ساتھ کیا گیا تھا، لیکن شہتیر کو ضد کے ساتھ صرف ایک ہی سمت میں ریفریکٹ کیا گیا تھا۔ ریاضیاتی طور پر، اس کا مطلب یہ ہے کہ اضطراری اشاریہ، نیز اس کے اجزاء کی مقدار، ڈائی الیکٹرک اور مقناطیسی پارگمیتا، مثبت ہیں، اور اس کے علاوہ کبھی بھی اس کا مشاہدہ نہیں کیا گیا۔ کم از کم اس وقت تک جب تک کہ V. Veselago نے اس مسئلے کا مطالعہ کرنے کا فیصلہ کیا اور یہ ظاہر کیا کہ نظریاتی طور پر کوئی ایک وجہ نہیں ہے کہ اضطراری انڈیکس منفی نہ ہو۔
ویکی کی تصویر مثبت اور منفی انڈیکس میڈیا کے درمیان فرق کو ظاہر کرتی ہے۔ جیسا کہ ہم دیکھتے ہیں، ہمارے روزمرہ کے تجربے کے مقابلے روشنی مکمل طور پر غیر فطری طور پر برتاؤ کرتی ہے۔
V. Veselago نے منفی اضطراری انڈیکس کے ساتھ مواد کی موجودگی کا ثبوت تلاش کرنے کی ایک طویل عرصے تک کوشش کی، لیکن تلاش ناکام رہی، اور اس کے کام کو ناحق فراموش کر دیا گیا۔ یہ صرف اگلی صدی کے آغاز میں ہی تھا کہ جامع ڈھانچے مصنوعی طور پر بنائے گئے تھے جو بیان کردہ خصوصیات کو محسوس کرتے تھے، لیکن آپٹیکل میں نہیں، لیکن مائکروویو فریکوئنسی کی کم حد میں۔ جو کہ ایک اہم موڑ تھا، کیونکہ اس طرح کے مواد کے وجود کے امکانات نے نئے امکانات کو کھولا۔ مثال کے طور پر - تخلیق ، روشنی کی طول موج سے بھی چھوٹی اشیاء کو میگنفائنگ کرنے کے قابل۔ یا - مطلق چھلاورن پوشیدہ احاطہ، تمام فوجی اہلکاروں کا خواب. نئے ڈیٹا کو مدنظر رکھنے کے لیے تھیوری میں بڑی ترامیم کی گئیں۔ کامیابی کی کلید گونجنے والے عناصر کے ترتیب شدہ ڈھانچے کا استعمال تھا - میٹاٹومز، جس کا سائز تابکاری کی طول موج سے بہت چھوٹا ہے جس کے ساتھ وہ تعامل کرتے ہیں۔ میٹا ایٹموں کی ترتیب شدہ ساخت ایک مصنوعی مرکب ہے جسے میٹا میٹریل کہتے ہیں۔
آج بھی میٹا میٹریلز کا عملی نفاذ تکنیکی طور پر پیچیدہ ہے، کیونکہ گونجنے والے ذرات کا سائز برقی مقناطیسی تابکاری کی طول موج سے کم ہونا چاہیے۔ آپٹیکل رینج کے لیے (جہاں طول موج نینو میٹر ہے)، ایسی ٹیکنالوجیز ترقی میں سب سے آگے ہیں۔ لہٰذا، یہ حیرت کی بات نہیں ہے کہ میٹا میٹریل تصور کے پہلے نمائندے ریڈیو رینج سے نسبتاً لمبی برقی مقناطیسی لہروں کے لیے بنائے گئے تھے (جن کی لمبائی ملی میٹر سے میٹر تک زیادہ ہے)۔ اہم خصوصیت اور ایک ہی وقت میں کسی بھی میٹا میٹریل کا نقصان اس کے اجزاء کے عناصر کی گونج والی نوعیت کا نتیجہ ہے۔ میٹا میٹریل اپنی معجزاتی خصوصیات کو صرف مخصوص تعدد پر ہی ظاہر کر سکتا ہے۔
محدود تعدد۔اس لیے، مثال کے طور پر، اگلی بار جب آپ میٹا میٹریلز پر مبنی ایک سپر ساؤنڈ جیمر جیسی کوئی چیز دیکھیں تو پوچھیں کہ یہ دراصل کس فریکوئنسی کی حد کو جام کرتا ہے۔
میٹا میٹریلز کی مخصوص مثالیں جو برقی مقناطیسی لہروں کے ساتھ تعامل کی اجازت دیتی ہیں۔ کنڈکٹر کے ڈھانچے چھوٹے ریزونیٹرز سے زیادہ کچھ نہیں ہیں، کنڈکٹرز کی مقامی پوزیشن سے تشکیل پانے والے LC سرکٹس۔
میٹا میٹریلز کے تصور کے ظہور اور ان کے پہلے نفاذ کے بعد سے تھوڑا سا وقت گزر چکا ہے، اور لوگوں نے یہ سمجھا کہ انہیں MRI میں کیسے استعمال کیا جائے۔ میٹا میٹریلز کا بنیادی نقصان یہ ہے کہ تنگ آپریٹنگ رینج MRI کے لیے کوئی مسئلہ نہیں ہے، جہاں تمام عمل تقریباً ایک ہی جوہری مقناطیسی گونج فریکوئنسی پر ہوتے ہیں، جو ریڈیو رینج میں ہوتی ہے۔ یہاں آپ اپنے ہاتھوں سے میٹا ایٹم بنا سکتے ہیں اور فوراً دیکھ سکتے ہیں کہ تصویروں میں کیا ہوتا ہے۔ پہلی خصوصیات میں سے ایک جو محققین نے MRI میں میٹا میٹریلز کا استعمال کرتے ہوئے لاگو کیا وہ سپر لینس اور اینڈوسکوپس تھیں۔
لیٹر کے نیچے بائیں جانب a) ایک سپر لینس دکھایا گیا ہے، جس میں پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈز پر ریزونیٹرز کی تین جہتی صف شامل ہے۔ ہر گونجنے والا ایک کھلی دھات کی انگوٹھی ہے جس میں سولڈرڈ کپیسیٹر ہے، جو MRI فریکوئنسی کے مطابق LC سرکٹ بناتا ہے۔ ذیل میں ٹوموگرافی کے طریقہ کار سے گزرنے والے مریض کی ٹانگوں کے درمیان اس میٹی میٹریل ڈھانچے کو رکھنے کی ایک مثال ہے اور اس کے مطابق، نتیجے میں آنے والی تصاویر۔ اگر آپ نے پہلے ہی ایم آر آئی پر میرا پچھلا مضمون پڑھنے کے مشورے کو ناپسندیدہ نہیں کیا ہے، تو آپ کو پہلے ہی معلوم ہے کہ مریض کے جسم کے کسی بھی حصے کی تصویر حاصل کرنے کے لیے ضروری ہے کہ کمزور، تیزی سے بوسیدہ ہونے والے جوہری سگنلز کو قریب سے استعمال کرتے ہوئے اکٹھا کیا جائے۔ اینٹینا - ایک کنڈلی.
میٹا میٹریل سپر لینس آپ کو معیاری کنڈلی کی کارروائی کی حد کو بڑھانے کی اجازت دیتا ہے۔ مثال کے طور پر، مریض کی دونوں ٹانگوں کو صرف ایک کے بجائے ایک ساتھ دیکھیں۔ بری خبر یہ ہے کہ بہترین اثر کے لیے سپر لینس کی پوزیشن کا انتخاب ایک خاص طریقے سے ہونا چاہیے، اور سپر لینس خود تیار کرنا کافی مہنگا ہے۔ اگر آپ اب بھی نہیں سمجھتے کہ اس لینس کو سپر پری فکس کیوں کہا جاتا ہے، تو تصویر سے اس کے سائز کا اندازہ لگائیں، اور پھر سمجھیں کہ یہ تقریباً پانچ میٹر کی طول موج کے ساتھ کام کرتا ہے!
خط ب) اینڈوسکوپ کے ڈیزائن کو ظاہر کرتا ہے۔ بنیادی طور پر، ایک MRI اینڈوسکوپ متوازی تاروں کی ایک صف ہے جو ایک ویو گائیڈ کے طور پر کام کرتی ہے۔ یہ آپ کو اس علاقے کو مقامی طور پر الگ کرنے کی اجازت دیتا ہے جہاں سے کنڈلی کو مرکز سے سگنل ملتا ہے اور خود کوائل کافی فاصلے سے - اس مقام تک کہ وصول کرنے والا اینٹینا مکمل طور پر ٹوموگراف کے کریوسٹیٹ کے باہر واقع ہوسکتا ہے، مستقل مقناطیسی سے بہت دور۔ میدان ٹیب کی نچلی تصاویر b) ایک خاص مائع سے بھرے برتن - ایک پریت کے لیے حاصل کی گئی تصاویر دکھاتی ہیں۔ ان کے درمیان فرق یہ ہے کہ "اینڈوسکوپ" کے لیبل والی تصاویر اس وقت حاصل کی گئیں جب کوائل فینٹم سے مناسب فاصلے پر تھا، جہاں اینڈوسکوپ کے بغیر نیوکلی سے سگنلز کا پتہ لگانا مکمل طور پر ناممکن ہوتا۔
اگر ہم MRI میں میٹا میٹریلز کے اطلاق کے سب سے ذہین شعبوں میں سے ایک کے بارے میں بات کرتے ہیں، اور اس کے عملی نفاذ کے قریب ترین (جس میں میں آخر کار شامل ہوا) وائرلیس کوائلز کی تخلیق ہے۔ یہ واضح کرنے کے قابل ہے کہ ہم یہاں بلوٹوتھ یا دیگر وائرلیس ڈیٹا ٹرانسفر ٹیکنالوجی کے بارے میں بات نہیں کر رہے ہیں۔ اس معاملے میں "وائرلیس" کا مطلب ہے دو گونجنے والے ڈھانچے - ایک ٹرانسیور اینٹینا کے ساتھ ساتھ ایک میٹیمیٹریل کے انڈکٹیو یا کیپسیٹیو کپلنگ کی موجودگی۔ تصور میں یہ اس طرح لگتا ہے:
بائیں طرف دکھایا گیا ہے کہ ایم آر آئی کا طریقہ کار عام طور پر کیسے ہوتا ہے: مریض یکساں جامد مقناطیسی میدان کے علاقے میں کریوسٹیٹ کے اندر پڑا ہے۔ ٹوموگراف ٹنل میں ایک بڑا اینٹینا جسے "برڈ کیج" کہا جاتا ہے نصب کیا جاتا ہے۔ اس کنفیگریشن کا ایک اینٹینا آپ کو ریڈیو فریکوئنسی مقناطیسی فیلڈ کے ویکٹر کو ہائیڈروجن نیوکلی کی پیشگی فریکوئنسی کے ساتھ گھمانے کی اجازت دیتا ہے (کلینیکل مشینوں کے لیے یہ عام طور پر 40 سے 120 میگا ہرٹز تک ہوتا ہے جو کہ 1T سے 3T تک جامد مقناطیسی فیلڈ کی شدت پر منحصر ہوتا ہے، بالترتیب)، جس کی وجہ سے وہ توانائی جذب کرتے ہیں اور پھر ردعمل میں توانائی خارج کرتے ہیں۔ کور سے ردعمل کا سگنل بہت کمزور ہے اور جب تک یہ ایک بڑے اینٹینا کے کنڈکٹرز تک پہنچتا ہے، یہ لامحالہ ختم ہو جائے گا۔ اس وجہ سے، ایم آر آئی سگنلز حاصل کرنے کے لیے قریبی فاصلہ والے مقامی کنڈلیوں کا استعمال کرتا ہے۔ مثال کے طور پر مرکز میں تصویر گھٹنے کی سکیننگ کی ایک عام صورت حال کو ظاہر کرتی ہے۔ میٹا میٹریلز کا استعمال کرتے ہوئے، ایسا گونجنے والا بنانا ممکن ہے جو پرندوں کے پنجرے کے ساتھ جوڑا جائے گا۔ مریض کے جسم کے مطلوبہ حصے کے قریب ایسی چیز رکھنا کافی ہے اور وہاں سے سگنل مقامی کنڈلی سے بدتر نہیں ملے گا! اگر اس تصور کو کامیابی کے ساتھ نافذ کیا جاتا ہے تو، مریضوں کو مزید تاروں میں الجھنے کی ضرورت نہیں پڑے گی، اور MRI تشخیصی طریقہ کار زیادہ آرام دہ ہو جائے گا۔
یہ بالکل اسی قسم کی چیز ہے جس کو میں نے شروع میں بنانے کی کوشش کی تھی، تاروں کو پانی سے بھر کر اور سنتری کو اسکین کرنے کی کوشش کر کے۔ اس آرٹیکل میں پہلی ہی تصویر سے پانی میں ڈوبی ہوئی تاریں میٹا ایٹم سے زیادہ کچھ نہیں ہیں، جن میں سے ہر ایک آدھی لہر والے ڈوپول کی نمائندگی کرتا ہے - اینٹینا کے سب سے مشہور ڈیزائنوں میں سے ایک، جو ہر ریڈیو شوقیہ سے واقف ہے۔
انہیں پانی میں ڈبویا جاتا ہے تاکہ وہ ایم آر آئی میں آگ نہ پکڑیں (حالانکہ اس مقصد کے لیے بھی))، لیکن پانی کے زیادہ ڈائی الیکٹرک مستقل ہونے کی وجہ سے، ان کی گونج کی لمبائی کو مربع کے برابر مقدار سے کم کر دیں۔ پانی کے ڈائی الیکٹرک مستقل کی جڑ۔
یہ چپ طویل عرصے سے ریڈیو ریسیورز میں استعمال ہوتی رہی ہے، فیرائٹ کے ایک ٹکڑے پر سمیٹنے والی تار - جسے نام نہاد کہا جاتا ہے۔ فیرائٹ اینٹینا. صرف فیرائٹ میں اعلی مقناطیسی پارگمیتا ہے، اور ڈائی الیکٹرک نہیں، جو کہ اسی طرح کام کرتا ہے اور اینٹینا کے گونجنے والے طول و عرض کو اس کے مطابق کم کرنے دیتا ہے۔ بدقسمتی سے، آپ ایم آر آئی میں فیرائٹ نہیں ڈال سکتے، کیونکہ... یہ مقناطیسی ہے. پانی ایک سستا اور قابل رسائی متبادل ہے۔
یہ واضح ہے کہ ان تمام چیزوں کا حساب لگانے کے لیے، آپ کو پیچیدہ ریاضیاتی ماڈلز بنانے کی ضرورت ہے جو گونجنے والے عناصر، ماحولیاتی پیرامیٹرز اور تابکاری کے ذرائع کے درمیان تعلق کو مدنظر رکھتے ہوں... یا آپ ترقی کے ثمرات اور عددی برقی مقناطیسی سافٹ ویئر سے فائدہ اٹھا سکتے ہیں۔ ماڈلنگ، جسے ایک سکول کا بچہ بھی آسانی سے سمجھ سکتا ہے (سب سے حیران کن مثالیں - CST, HFSS)۔ سافٹ ویئر آپ کو ریزونیٹرز، اینٹینا، الیکٹریکل سرکٹس کے 3D ماڈل بنانے، ان میں لوگوں کو شامل کرنے کی اجازت دیتا ہے - ہاں، حقیقت میں، کچھ بھی، صرف سوال آپ کی تخیل اور دستیاب کمپیوٹنگ طاقت ہے۔ تعمیر شدہ ماڈلز کو گرڈز میں تقسیم کیا گیا ہے، جن کے نوڈس پر معروف میکسویل مساوات کو حل کیا جاتا ہے۔
یہاں، مثال کے طور پر، پہلے ذکر کردہ برڈ کیج اینٹینا کے اندر ریڈیو فریکوئنسی مقناطیسی فیلڈ کا ایک تخروپن ہے:
یہ فوری طور پر بالکل واضح ہو جاتا ہے کہ میدان کس طرح گھومتا ہے۔ بائیں طرف کی صورت حال اس وقت دکھائی جاتی ہے جب اینٹینا کے اندر پانی کا ایک ڈبہ ہوتا ہے، اور دائیں طرف - جب وہی ڈبہ گونجنے والی لمبائی کی تاروں سے بنے گونجنے والے پر ہوتا ہے۔ آپ دیکھ سکتے ہیں کہ تاروں کے ذریعے مقناطیسی میدان کو کس طرح نمایاں طور پر بڑھایا جاتا ہے۔ CST میں مہارت حاصل کرنے اور وہاں اپنے ڈیزائن کو بہتر بنانے کے بعد، میں نے ایک بار پھر ایک میٹا میٹریل بنایا، جس نے حقیقت میں ایک معیاری طبی 1.5T MRI ٹوموگراف میں سگنل کو بڑھانا ممکن بنایا۔ یہ اب بھی ایک باکس تھا (اگرچہ زیادہ خوبصورت، plexiglass سے بنا)، پانی سے بھرا ہوا تھا اور تاروں کی ایک صف تھی۔ اس بار، ساخت کو گونجنے والے حالات کے لحاظ سے بہتر بنایا گیا تھا، یعنی: تاروں کی لمبائی، ان کی پوزیشن اور پانی کی مقدار کا انتخاب۔ ٹماٹر کے ساتھ کیا ہوا یہ ہے:
ٹماٹر کا پہلا اسکین ایک بڑے اینٹینا سے کیا گیا۔ نتیجہ بمشکل نظر آنے والے خاکوں کے ساتھ صرف شور تھا۔ دوسری بار میں نے پھل کو تازہ پکی ہوئی گونج کی ساخت پر رکھا۔ میں نے رنگین نقشے یا اس طرح کی کوئی چیز نہیں بنائی، کیونکہ اثر واضح ہے۔ اس طرح، اپنے تجربے سے، اگرچہ میں نے کافی وقت صرف کیا، میں نے ثابت کیا کہ تصور کام کرتا ہے۔
یہ واضح ہے کہ آپ کیا سوچ رہے ہیں - سنتری، ٹماٹر - یہ سب غلط ہے، انسانی آزمائشیں کہاں ہیں؟
وہ واقعی تھے۔ :
ایم آر آئی کروانے والے رضاکار کا ہاتھ اسی ڈبے پر پڑا ہے۔ باکس میں اصل پانی، چونکہ اس میں ہائیڈروجن ہے، یہ بھی واضح طور پر نظر آتا ہے۔ ریزونیٹر پر پڑی کلائی کے حصے میں سگنل کو بڑھا دیا جاتا ہے، جبکہ جسم کے دیگر تمام حصے خراب نظر آتے ہیں۔ یہ واضح ہے کہ ایک ہی اثر، اور شاید اس سے بھی بہتر، معیاری طبی کنڈلی کا استعمال کرتے ہوئے حاصل کیا جا سکتا ہے۔ لیکن یہ حقیقت یہ ہے کہ آپ پانی اور تاروں کو جگہ جگہ ملا کر، صحیح طریقے سے یکجا کر کے ایسے کام کر سکتے ہیں، حیرت انگیز ہے۔ اس سے بھی زیادہ حیرت انگیز بات یہ ہے کہ اس کے بارے میں علم بظاہر غیر متعلقہ مظاہر کے مطالعہ کے ذریعے حاصل کیا جا سکتا ہے، جیسے روشنی کا انعطاف۔
ان لوگوں کے لیے جو ابھی تھکے نہیں ہیں۔اس وقت، پانی کے باکس کے ڈیزائن کو پہلے سے ہی بہتر کیا گیا ہے. اب یہ صرف ایک فلیٹ پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ ہے جو آپ کو اپنے قریب ایک بیرونی بڑے اینٹینا کے مقناطیسی میدان کو مقامی بنانے کی اجازت دیتا ہے۔ مزید یہ کہ اس کا ورکنگ ایریا پچھلے ڈیزائن سے بڑا ہے:
رنگین ربن ساخت پر مقناطیسی میدان کی طاقت کی نشاندہی کرتے ہیں جب برقی مقناطیسی لہروں کے بیرونی ذریعہ سے حوصلہ افزائی ہوتی ہے۔ فلیٹ ڈھانچہ ایک عام ٹرانسمیشن لائن ہے جسے ریڈیو انجینئرنگ میں جانا جاتا ہے، لیکن اسے MRI کے لیے ایک میٹا میٹریل کے طور پر بھی سمجھا جا سکتا ہے۔ یہ "وائرلیس کوائل" پہلے سے ہی اسکین شدہ آبجیکٹ میں ایک خاص گہرائی میں تیار کردہ فیلڈ کی یکسانیت کے لحاظ سے معیاری کنڈلیوں کا مقابلہ کر سکتی ہے:
اینیمیشن ایم آر آئی میں پانی کے ڈبے کے اندر سگنل کا پرت بہ پرت رنگین نقشہ دکھاتی ہے۔ رنگ ہائیڈروجن نیوکلی سے سگنلز کی شدت کی نشاندہی کرتا ہے۔ اوپری بائیں کونے میں، ایک معیاری بیک اسکیننگ کوائل کا ایک حصہ ریسیور کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔ نیچے کا بائیں کونا وہ ہے جب باکس کو ایک پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ کی شکل میں گونجنے والے پر رکھا جاتا ہے۔ نیچے دائیں - ٹوموگراف سرنگ میں بنے ہوئے ایک بڑے اینٹینا کے ذریعے سگنل موصول ہوتا ہے۔ میں نے مستطیل کے ذریعہ بیان کردہ علاقے میں سگنل کی یکسانیت کا موازنہ کیا۔ کچھ اونچائی پر، میٹا میٹریل سگنل کی یکسانیت کے لحاظ سے کوائل سے بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرتا ہے۔ طبی مقاصد کے لیے، یہ کوئی بہت اہم کامیابی نہیں ہوسکتی ہے، لیکن جب بات سائنسی ایم آر آئی تنصیبات کی ہو جہاں چوہوں کو اسکین کیا جاتا ہے، تو یہ سگنل میں اضافے اور دلچسپ ریڈیو پلس کی مطلوبہ طاقت میں کمی کو حاصل کرنے میں مدد کرسکتا ہے۔
مضمون کے آغاز میں "2 گنا بہتر" کے بارے میں - یقینا، یہ سائنسدانوں کے لئے صحافیوں کی بے مثال محبت کا ایک اور ثمر ہے، تاہم، یہ کہنا بھی غلط ہے کہ یہ خالی تحقیق ہے، جس کی حمایت میں دلچسپی ہے۔ دنیا بھر کے سائنسی گروپوں میں یہ موضوع۔ حیرت کی بات یہ ہے کہ یہاں روس میں بھی کام ہو رہا ہے، حالانکہ میرے خالص ذاتی تجربے کی بنیاد پر، یہ ایک غیر معمولی استثناء ہے۔ ایم آر آئی میں میٹا میٹریلز کے استعمال سے وابستہ بہت سے حل طلب مسائل اب بھی موجود ہیں۔ اچھی تصویر حاصل کرنے کے لیے مقناطیسی فیلڈز کو لوکلائز کرنے کے علاوہ، ایسے الیکٹرک فیلڈز کے بارے میں مت بھولیں جو ٹشو کو گرم کرنے کا باعث بنتے ہیں، نیز امتحان سے گزرنے والے مریضوں کے ٹشوز کے ذریعے ریڈیو فریکونسی فیلڈ انرجی کو جذب کرتے ہیں۔ ان چیزوں کے لیے، طبی استعمال میں، ایک خاص کنٹرول ہونا چاہیے، جو کہ فیلڈ لوکلائزنگ ریزونیٹرز کا استعمال کرتے وقت بہت زیادہ پیچیدہ ہو جاتا ہے۔ فی الحال، MRI کے لیے میٹا میٹریل سائنسی تحقیق کے دائرہ کار میں رہتے ہیں، لیکن حاصل کردہ نتائج پہلے ہی بہت دلچسپ ہیں اور شاید مستقبل میں، ان کی بدولت، MRI کا طریقہ کار بہتر، تیز اور محفوظ تر ہوتا جائے گا۔
ماخذ: www.habr.com