低場核磁共振是原子核的磁矩受恒定磁場和相應頻率的射頻磁場同時作用，且滿足一定條件時在它們的磁能級之間所發(fā)生的共振吸收現(xiàn)象。具體而言，樣品中的自旋不為零的原子核，它們的磁矩在靜磁場中會發(fā)生能級分裂。若用射頻電磁波（Radio Frequency，RF）照射樣品，當電磁波的能量等于能級分裂的差值時，低能級的原子核會吸收能量發(fā)生能級躍遷，產(chǎn)生共振吸收信號。而一旦恢復原狀，原子核又會把多余的能量釋放出來，同時狀態(tài)發(fā)生變化。因此，它是一種利用原子核在磁場中的能量和狀態(tài)變化來獲得關于核（及其相關物質）信息的技術。
物質單位體積中所有原子核磁矩的矢量和稱為原子核的磁化強度矢量 M0。無外磁場作用時，由于熱運動，自旋核系統(tǒng)中各個核磁矩的空間取向雜亂無章，M0=0。有外磁場 B0（沿z 軸方向）時，磁化強度矢量沿外磁場方向。若在垂直于磁場 B0（90°）方向施加射頻場，磁化強度矢量將偏離 z 軸方向（偏離時稱 M0 為 M）；一旦射頻脈沖場作用停止，自旋核系統(tǒng)自動由不平衡態(tài)恢復到平衡態(tài)，并釋放從射頻磁場中吸收的能量。
NMR 中的弛豫按其機制的不同分為兩類：一類是在 RF 場關斷后，自旋核和周圍晶格互相傳遞能量，使粒子的狀態(tài)呈玻耳茲曼（Boltzmann）分布，稱為縱向(Gitudinal relaxation)弛豫，又叫 T1 弛豫。由于這個過程是氫核與周圍物質進行熱交換，最后到達熱平衡，故又稱為熱馳豫或自旋-晶格馳豫。磁化強度矢量 M 在 90°RF 脈沖停止照射后，在 z 軸方向恢復到原來最大值的 63％時所需時間叫縱向馳豫時間。
對于T2弛豫過程，樣品中磁化強度矢量的水平分量衰減到零，這種衰減來自于鄰核局部場及靜磁場的不均勻性引起的散相。根據(jù)拉莫爾（Larmor）進動，自旋核的角動量（磁矩）繞主磁場B0做旋進，但樣品（自旋核系統(tǒng)）中各個自旋核旋進的頻率（角頻率）不會一致。這是因為每個自旋核相當于一個小磁體，自旋核之間必然存在磁相互作用，其作用結果使核磁矩從聚焦的方向上分散開來，這種分散導致M在xy平面的投影從最大值衰減到零。
馳豫過程和馳豫時間所具有的這些含義和特征，使它成為NMR技術分析中的重要參數(shù)。了解 T1、T2的本質及它們受外界的影響是掌握 NMR 理論應用的重要的物理依據(jù)和基礎。對于 T1 弛豫過程，樣品中的自旋核與晶格以熱輻射的形式相互作用。顯然，所研究的對象必須是物質中的自旋核，即自旋不為零的核，而到目前為止一般是針對物質樣品中的氫核。這是由含氫物質的旋磁比、天然含量和賦存狀態(tài)決定的，例如在巖石骨架和孔隙流體中，幾種豐度大的自旋不為零的核素是 1H、23Na、35Cl，后兩種現(xiàn)在還不能測定，只有 1H 的豐度大，磁性強，容易測定。油井勘探儲層中大量的水和烴（油、氣）即如此。又如生物組織或器官內(nèi)水的成份占 70%[2]，所以在其成像和波譜分析中都是將 1H 作為研究對象。
在線客服1