核磁共振的原理是什么?
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发布时间：2022-04-26 08:51
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时间：2022-06-13 20:59
核磁共振主要是由原子核的自旋运动引起的。不同的原子核，自旋运动的情况不同，它们可以用核的自旋量子数I来表示。自旋量子数与原子的质量数和原子序数之间存在一定的关系，大致分为三种情况。
I为零的原子核可以看作是一种非自旋的球体，I为1/2的原子核可以看作是一种电荷分布均匀的自旋球体，1H，13C，15N，19F，31P的I均为1/2，它们的原子核皆为电荷分布均匀的自旋球体。I大于1/2的原子核可以看作是一种电荷分布不均匀的自旋椭圆体。
原子核是带正电荷的粒子，不能自旋的核没有磁矩，能自旋的核有循环的电流，会产生磁场，形成磁矩(μ)。
μ=γP
公式中，P是角动量，γ是磁旋比，它是自旋核的磁矩和角动量之间的比值，
当自旋核处于磁场强度为B0的外磁场中时，除自旋外，还会绕B0运动，这种运动情况与陀螺的运动情况十分相象，称为拉莫尔进动，见图8-1。自旋核进动的角速度ω0与外磁场强度B0成正比，比例常数即为磁旋比γ。式中v0是进动频率。
ω0=2πv0=γB0
微观磁矩在外磁场中的取向是量子化的，自旋量子数为I的原子核在外磁场作用下只可能有2I+1个取向，每一个取向都可以用一个自旋磁量子数m来表示，m与I之间的关系是：
m=I，I-1，I-2…-I
原子核的每一种取向都代表了核在该磁场中的一种能量状态，其能量可以从下式求出：
正向排列的核能量较低，逆向排列的核能量较高。它们之间的能量差为△E。一个核要从低能态跃迁到高能态，必须吸收△E的能量。让处于外磁场中的自旋核接受一定频率的电磁波辐射，当辐射的能量恰好等于自旋核两种不同取向的能量差时，处于低能态的自旋核吸收电磁辐射能跃迁到高能态。这种现象称为核磁共振，简称NMR。
目前研究得最多的是1H的核磁共振，13C的核磁共振近年也有较大的发展。1H的核磁共振称为质磁共振（Proton Magnetic Resonance），简称PMR，也表示为1H-NMR。13C核磁共振（Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance）简称CMR，也表示为13C-NMR。
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时间：2022-06-13 20:59
简单来讲，医用磁共振成像设备通过采集人体中氢核（水、有机分子中大量存在）产生磁共振现象后放出的射频信号来对人体进行成像。这是由于不同组织的氢核含量不同，得到的信号有高低差别，可以理解为“信号密度”。那么，除了能够分辨信号的高低，还需要对信号来源进行定位才能重建图像。这个定位需要用到梯度场，这个梯度场的切换就是噪音的来源。
梯度场定位的原理，简单来讲，我们知道不同纬度的重力加速度有差别，梯度场就是人为制造的一个梯度变化的磁场，处在同一梯度内的氢核产生磁共振现象之后放出的射频信号是相同的，而这个信号强度和梯度场的场强之间有换算关系，三维物体内任一点的定位需要一个包含三个值的坐标，所以梯度场需要在不同方向上切换。
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时间：2022-06-13 21:00
1. 核磁共振的对象是原子核，不是原子。而且，只有质子数或中子数至少有一个是奇数的原子核能用作核磁共振的研究。至于电子自旋，也同样产生磁矩，玻尔原子模型已经不能解释，具体原理请移步量子论。
2. 不只是氢原子核能作为核磁共振研究对象。
3. 到原子核尺度，用经典模型就不是那么准确，原子核的自旋，带电球体旋转产生磁矩是粗略表述。具体原理请移步量子论。
4. 医用核磁共振成像是科学的一大进步，自从70年代梯度系统发明出来，使得核磁共振技术应用于医疗诊断，已经挽救了无数生命，联想到电影 星际穿越 里男主的老婆。可以说是分支而不是副业。
5. 关于噪音和扫描时间，这是MRI比较难解决的问题。梯度场被要求要做高速切换以减少扫描时间，在强磁场B0中必定会受强大的洛仑兹力。
