Diseño y simulación computacional del prototipo de un espectrómetro RMN de campo bajo a base de arreglo Halbach de imanes permanentes de diseño modular para uso en el Instituto Tecnológico de Costa Rica
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Resumen
El presente estudio aborda el diseño y simulación del prototipo de un espectrómetro de Resonancia Magnética Nuclear de campo bajo, basado en un arreglo Halbach modular de imanes permanentes, con el objeto de diseñar un equipo de bajo costo y alta homogeneidad de campo para uso docente e investigativo en el Tecnológico de Costa Rica. En la fase inicial, se evaluaron seis configuraciones geométrico-magnéticas mediante simulaciones estacionarias en COMSOL Multiphysics, variando el número de anillos y tipos de imán de materiales N52 y N55, con un porcentaje de inhomogeneidad de campo de 1,14%. El diseño de seis anillos con imanes N55 logró un campo central de 0,305 T, se opta por utilizar este arreglo de imanes. El espectrómetro se moduló incorporando una sonda RLC en serie con las siguientes propiedades: 1 µH, 8,16 Ω, 150,15 pF, así como con un preamplificador SR560 y un amplificador RF BT00250-AlphaA. La simulación de excitación del pulso de 90° y la generación de señales FID permitieron validar un pico de pulso de 59 µT y una amplitud en el FID experimental de 30 000 a.u. El análisis espectral reveló claramente el doblete característico del sistema XA₁ centrado en la frecuencia de Larmor de 12,986 MHz, confirmando la resolución espectral prevista. La congruencia entre los resultados teóricos y experimentales demuestra la robustez del diseño y su idoneidad para aplicaciones de RMN de campo bajo, ofreciendo una plataforma fiable y económica para futuros estudios y enseñanza.
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