MRI machine menggunakan magnet yang sangat kuat sebagai bagian dari metode Magnetic resonance. Magnet yang digunakan bisa mencapai 3 Tesla (60.000 kali medan magnet bumi) yang sangat kuat. untuk itu para produsen menggunakan bermacam2 cara untuk membuat magnet tersebut.
ada 3 cara yang dipakai untuk membuat magnet tersebut yaitu, Permanent magnet, resistive magnet, dan superconductor magnet.
permanen magnet, tidak perlu penjelasan. resistive magnet, menggunakan prinsip yang sama dengan mesin pengangkat mobil bekas. dengan coil dan dialiri listrik. metode ini meghasilkan panas yang besar karena coil punya sifat resistive. lalu magnet yang ketiga superconducting magnet. hampir sama dengan resistive magnet tapi coil di rendam dengan liquid helium sehingga mencapai suhu 4 kelvin.
ketika coil di beri suhu sampai 4 kelvin, maka coil itu akan mencapai critical temperaturnya, sehingga di suhu ini coil akan memiliki sifat super conducting yaitu tidak ada resistance didalam coil.
dengan menginject coil dengan tegangan DC kecil tapi arus besar, dan dilakukan secara gradual perlahan2 supaya mencegah coil rusak dan terjadinya eddy current. setelah mencapai titik 3Tesla,, maka ada switch yang akan mendetach powersupply dari coil, dan meng-shortkan coil, sehingga terjadi loop. disini karena resistance =0 maka magnet akan selalu menyala.(pada prakteknya akan menyala berbulan2 saja tidak selamanya, karena ada resistance kecil di sambungan2 coil)
nah sekarang fokus ke superconducting magnet.
sekalipun MRI dimatikan powernya dari dinding, magnetnya akan selalu menyala. kecuali ditekan tombol Quench. sebelum memahami Quench, perlu diketahui, bahwa helium adalah zat yang cukup unik, dia hanya menjadi cair di suhu 0-4kelvin( tekanan ambiance). jika suhu di atas 4 kelvin, maka dengan segera liquid helium akan menjadi gas.
nah ingat bahwa sekarang ada coil dan arus berputar2 didalamnya, dan direndam di liquid helium di suhu 4 Kelvin kebawah. ketika tombol quench ditekan, ada coil pemanas yang dinyalakan untuk memanaskan liquid helium sampai diats 4 Kelvin. maka liquid helium segera berubah jadi gas, suhu nya naik pun menyebabkan suhu coil naik sampai diatas critical temperaturenya. dan akibatnya tidak menjadi supercondutor lagi. ada resistive dalam coil, maka akan ada panas timbul dari coil, reaksi berantai ini akan menyebabkan lgas helium akan berusaha keluar dari mesin. ini disebut proses quench. makanya untuk MRI tipe superconducting magnet, ventilasi harus bagus. kalau tidak akan mebahayakan petugas, karena suhu gas helium masih sangat dingin, dan jumlah helium yang banyak akan mendorong oxygen, sehingga orang bisa susah bernafas dan kekurangan oxygen (hypoxia)
Quench bisa juga terjadi karena tidak sengaja, misal karena kerusakan mesin atau medan magnet yang terlalu cepat naik /turun,mmenyebabkan panas terjadi dan suhu liquid helium naik.
proses quenching adalah proses yang cukup mahal, dikarenakan liquid helium yang digunakan sekitar 2000liter. harganya bisa sampai 400 juta rupiah. maka proses quenching sangat tidak diharapkan terjadi kecuali ada perbaikan yang benar2 diperlukan didalam coil. atau ada emergency case, misal ada orang yang somehow terjepit antara magnet dan benda ferromagnetic (yang seharusnya tidak ada didalam ruangan MRI). kalau tidak ada jalan lain. maka proses quench harus dilakukan.
nah pertanyaanku, daripada menguapkan liquid hydrogen yang mahal itu, kenapa tidak kita putus loopnya saja. kan ingat ada proses detach power supply terus meng loop kan coil. kenapa tidak ada satu mode lagi untuk meng open loop coil. jadi ada 3 mode: voltage injection, loop mode dan yang terakhir mode open loop ( yang bisa diaktifkan dengan menekan tombol dari luar).
apakah hal tersebut tidak bisa dilakukan? atau sekalipun bisa dilakukan , tidak akan mematikan medan magnet?, klo logikanya harusnya coil open loop, magnet mati kan?
anyway baru kutanyakan juga ke internet. kali2 ada temen yg bisa bantu jawab.
Oh ya hal yang menarik mengenai liquid helium. kenapa sangat mahal. helium sangat langka dibumi. sekalipun merupakan material no 2 paling banyak di alam semesta. helium terlalu ringan untuk ditarik gaya gravitasi bumi. jadi helium terbang semua ke alam semesta. lain denga hidrogen yang sekalipun lebih ringan dari helium. hydrogen bukan noble gas, makanya gampang bereaksi dengan zat lain contoh H20. makanya hydrogen banyak dibumi.
sedang karena helium adalah noble gas, dia tidak mudah beraksi dengan zat lain. karena noble gas dan terlalu ringan untuk gravitasi bumi makanya sangat sedikit helium yang tersisa dibumi.
satu dari sedikit cara untuk mendapatkan helium adalah dengan mengambilnya dari minyak bumi, dengan proses distilasi tapi ini sangat mahal. slaah satu cara lain adalah dari radio active decay diambil dari sinar aplha. bisa juga dari uranium ore.
jadi helum sangat langka. nah kenapa ada balon helium dengan gas nya dijual sangat murah? itu karena gas yang didalam balon adalah low grade helium yaitu helium yang tidak murni, banyak campurannya.
trus kenapa dipakainya helium bukanya liquid hydrogen atau liquid nitrogen?
karena helium merupakan zat yang unik,bahkan di abzulute 0 kelvin pun masih dalam kondisi liquid. zat lain tidak bisa begitu. hydrogen membeku dititik 14Kelvin. kalau beku tentu susah dipakai untuk bahan cryogenic ( menurutku akan merusak coil, bisa saja salah)
sedang dalam superconducting magnet, semakin dingin temperature, akan semakin baik. bahkan semakin jauh dibawah critical point bahan coil, akan semakin bagus sifat superconductingnya. maka dari itu dipakailah liquid helium.
baru baru ini GE telah menemukan metode baru, dengan mengubah2 bentuk coil, dsb sekarang satu MRI machine hanya butuh 20 liter Liquid helium saja, dibandingkan dahulu sampai 2000liter. kemajuan besar .
bahkan di pabriknyapun sekarang dipasang helium catcher. jadi ketika proses pembuatan MRI, semua helium yang terlepas akan ditangkap kembali. semua karena kelangkaan helium.
ok karena panjang lebar nulis, pertanyaannya jadi teslempit ditengah2. kuulang lagi deh,
kenapa di superconductor magnet MRI , tidak ada tombol untuk memutus loop coil supaya medan magnet bisa mati diwaktu diperlukan untuk mati.
thanks
#physicswonder #Godisgreat
No comments:
Post a Comment