کاربرد گاز هلیم در خنک کردن قطعات دستگاه تصویربرداری MRI

هلیم به عنوان سبک ترین گاز نجیب، بی رنگ، بی بو و بی مزه است که کاربردهای فراوانی در زندگی دارد. از هلیوم، افزون بر پر کردن بالن های هواشناسی، تفریحی و تبلیغاتی در جوشکاری، کپسول غواصی و مهمتر از همه، برای خنک کردن قطعات الکترونیکی در دستگاه های تصویربرداری مانند MRI استفاده می شود. در ادامه از جم شیمی به بررسی و نقش و کاربرد گاز هلیم در خنک کردن قطعات دستگاه تصویربرداری MRI می پردازیم. علت استفاده از هلیم در ام ار ای MRI چیست.؟

هلیم به عنوان یک محیط خنک‌کننده برای طیف‌ سنجی و آهنرباهای ابررسانا در اسکنر (MRI)، سنسورهای ابررسانا و اسپکترومتر جرمی، برخورددهنده بزرگ هادرون (LHC) و … استفاده می‌شود. میدان مغناطیسی این ابررساناها انرژی گرمایی زیادی تولید می‌کند و به دلیل پایین بودن نقطه جوش هلیم، از این گاز برای خنک نگه‌داشتن این دستگاه‌ها استفاده می‌شود. هلیم، مواد ابررسانای دما پایین و آهنرباهای ابررسانای دما پایین را تا دمای نزدیک به صفر مطلق سرد می‌کند به‌ طوری که مقاومت الکتریکی ابررساناها به‌طور ناگهانی به صفر افت می‌کند. ابررساناها در مقاومت الکتریکی بسیار پایین، می‌توانند میدان مغناطیسی بسیار قوی‌تری ایجاد کنند.

میدان مغناطیسی بسیار قوی در تجهیزات MRI در بیمارستان‌ها می‌تواند جزئیات بیشتری در تصویر اسکن رادیولوژی فراهم سازد. از آنجا که هلیم دارای پایین‌ترین نقطه ذوب و جوش در میان عنصرهاست، به عنوان مایع فوق خنک‌کننده استفاده می‌شود. هلیم در فشار اتمسفر و صفر کلوین جامد نمی‌شود و از نظر شیمیایی بی‌اثر است به علاوه هلیم زیر 2/2 کلوین ابرسیال است.

هلیم در کرۀ زمین به مقدار خیلی کم یافت می شود؛ به طوری که مقدار ناچیزی از آن در هوا و مقدار بیشتری در لایه های زیرین پوستۀ زمین وجود دارد؛ از این رو، منابع زمینی آن از هواکره سرشارتر و برای تولید هلیم در مقیاس صنعتی مناسب ترند. هلیم از واکنش های هسته ای در ژرفای زمین تولید می شود. این گاز پس از نفوذ به لایه های زمین، وارد میدان های گازی می شود. یافته های تجربی نشان می دهد که حدود 7 درصد حجمی از مخلوط گاز طبیعی را هلیم تشکیل می دهد. البته مقدار هلیم در میدان های گازی گوناگون، فرق می کند.