Soru:
Bir hastanenin radyoloji bölümünde, manyetik rezonans (MR) görüntüleme cihazlarının süper iletken mıknatıslarının soğutulmasında kullanılan, sıvı haldeki bir asal gaz hangisidir? Bu gazın bu amaçla kullanılmasının en önemli iki fiziksel sebebi nedir?
Çözüm:
💡 MR cihazları, düşük sıcaklıklarda süper iletkenlik özelliği gösteren mıknatıslar kullanır. Bu mıknatısların sürekli olarak çok düşük sıcaklıklarda tutulması gerekir.
- ➡️ 1. Adım: Doğru Gazı Belirleme: MR mıknatıslarını soğutmak için kullanılan asal gaz Helyum (He)'dur. Özellikle, sıvı helyum (He-4) kullanılır.
- ➡️ 2. Adım: Birinci Fiziksel Sebep (Kaynama Noktası): Helyum, tüm elementler arasında en düşük kaynama noktasına sahiptir (-269°C veya 4.2 K). Bu inanılmaz derecede düşük sıcaklık, süper iletken mıknatısların çalışması için gereken sıcaklık aralığına (mutlak sıfıra yakın) ulaşmamızı sağlar.
- ➡️ 3. Adım: İkinci Fiziksel Sebep (Sıvı Halde Kalabilmesi): Helyum, normal basınç altında mutlak sıfıra kadar soğutulduğunda dahi (lambda noktası hariç) katılaşmayan tek elementtir. Bu, soğutma sisteminin tıkanmadan ve faz değişimi sorunu yaşamadan kararlı bir şekilde çalışmasını sağlar.
✅ Sonuç: Kullanılan gaz sıvı Helyum'dur. En önemli iki sebep: 1) Tüm elementler arasında en düşük kaynama noktasına sahip olması, 2) Çok düşük basınçlar haricinde katılaşmaması ve sürekli bir soğutucu akışkan olarak kalabilmesidir.
