核磁共振成像基礎(chǔ)】氫質(zhì)子在磁場(chǎng)中的磁化過(guò)程

含氫檢測(cè)對(duì)象置入磁場(chǎng)環(huán)境中之后,會(huì)產(chǎn)生宏觀磁化矢量。宏觀磁化矢量形成的過(guò)程,也就是氫質(zhì)子被磁化的過(guò)程。

氫原子核有自旋,也就存在自旋產(chǎn)生的小磁場(chǎng)。

單個(gè)氫原子核可以類比為小磁針,具有一定的指向。

沒有外加磁場(chǎng)的情況下,對(duì)于大量的氫原子核而言,并不是有序的排列,而是雜亂無(wú)章的排列,氫原子核的磁場(chǎng)相互抵消,并不表現(xiàn)出宏觀的磁場(chǎng),宏觀磁化矢量為0。

當(dāng)含氫樣品置入磁場(chǎng)中之后,氫原子核會(huì)在外磁場(chǎng)的作用下定向排列。

氫原子的定向排列過(guò)程實(shí)際是能級(jí)分裂過(guò)程,這種能級(jí)分裂現(xiàn)象叫做塞曼效應(yīng)。對(duì)應(yīng)的磁能級(jí)也叫塞曼能級(jí)。

對(duì)于氫原子來(lái)說(shuō),自旋量子數(shù)I=1/2,總共分裂成2I+1個(gè)能級(jí),即兩個(gè)能級(jí)。

與磁場(chǎng)同方向的是低能級(jí),與磁場(chǎng)反方向的是高能級(jí)。

低能級(jí)的核略多于高能級(jí)的核,從而形成與磁場(chǎng)同方向的宏觀磁化矢量。

處于低能級(jí)的氫質(zhì)子僅略多于處于高能級(jí)的氫質(zhì)子,室溫下(300K),以PPM(百萬(wàn)分之一)為單位,可以大致參考下表(來(lái)源于楊正漢老師PPT):

正是這種微小差異形成的縱向磁化矢量,為核磁共振成像、波譜分析、弛豫分析提供了信號(hào)基礎(chǔ)。

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