再谈核磁共振——核磁、进动频率

    自然界中的各种物质，均具有不同程度的磁性，如铁、镍、钴、钆等磁性较强的称为永磁体。磁铁棒就是永磁磁体。低场强的MR机器的主磁场都是利用永磁磁体的特有磁性形成的。

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     物质的磁性又分为永磁、电磁以及核磁。
    环形线圈中电流通过，在线圈的周围就会有磁场，这就是电磁。
    原子由绕核电子及原子核构成，而原子核沿自身轴旋转，根据电磁原理，自旋与周围绕核电子相互关系可产生磁场，于是在原子核周围产生一个磁场。这就是核磁。        

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    环形线圈中电流通过                                原子的绕核电子及原子核沿自身轴旋转形成核磁        

        原子是构成自然界各种元素的http://120.img.pp.sohu.com/images/blog/2007/11/5/15/7/116aa28f846.jpg最基本单位，由原子核和核外轨道电子（又称束缚电子或绕行电子）组成。原子核是由带正电荷的质子和不带电荷的中子构成,更外层有电子围着原子核高速转动.核质量占原子质量的99%以上。原子的中心为原子核。

http://122.img.pp.sohu.com/images/blog/2007/11/5/15/27/116aa432534.jpg原子核的质子为偶数时则磁场相互抵消为非磁性，奇数（不成对）质子产生磁场为有磁性。这个奇数质子产生的磁场具有一定的强度以及方向方位性，我们把这个磁场的量称作角动量或磁化矢量。

    H1氢质子只有一个质子，即角动量最强，而且在人体中占的比例最高达65％以上,因此医学磁共振成像主要利用H1氢质子来完成的。

    http://119.img.pp.sohu.com/images/blog/2007/11/5/16/4/116aa5b2ce9.jpg因为原子核的自旋而产生了磁场，但这个单个原子核的磁场的方向方位在整个的体积内却是杂乱无章的。只有置入一个均匀的、有一定强度的磁场中（主磁场），原子核的磁矩（磁化矢量）会发生变化，就会趋向于外加磁场（主磁场）平行的方向。也就是说单个质子的磁矩方向方位是和主磁场的方向一致的，就会在主磁场中形成一个宏观的磁化矢量。

http://119.img.pp.sohu.com/images/blog/2007/11/7/9/1/116b323f209.jpg    在置于主磁场中的单个原子核磁性不是都会趋向于主磁场方向的。
高能态质子磁矩是和主磁场方向相反的。低能态的质子磁矩趋向主磁场方向。于主磁场方向一致的低能态的质子磁矩占多一半，于主磁场方向相反的高能态的质子磁矩占小一半。两个方向相反的角动量之差，就是宏观组织结构的磁矩。

http://120.img.pp.sohu.com/images/blog/2007/11/7/9/7/116b32cc30b.jpg    主磁场中质子的运动是一个旋进过程，所以说当质子的磁矩在进入主磁场中时，http://119.img.pp.sohu.com/images/blog/2007/11/7/9/8/116b32ac02a.jpg随着主磁场的作用，在到达最终平衡状态时，有一个动态形成过程。而这个过程有一个特定的频率，这就是我们要说的进动频率。在磁矩的作用下，原子核自身旋转的同时又是围绕主磁场（Bo）方向作旋转运动的。磁矩是有空间方向性的，它是以Bo轴为中心做圆周向上运动的。它和Bo轴有一个夹角的关系。在到达最终平衡状态的时候，其夹角是依然存在的，并且是相对恒定的。这个有夹角存在的磁矩相对于Bo方向的综合值就是我们说的实际磁矩值。外加磁场的大小决定着磁矩与Bo间的角度。场强大则角度小磁矩值大，场强小则角度大磁矩值小。磁矩值大则磁共振信号越强，图像效果越好。场强大进动频率也越高，对于磁共振信号也就越好。

       有了进动频率，针对于主磁场的强度，就有一个对应的进动频率值，这就是我们说的Lamor（拉莫）频率。原子在1.0Tesla的磁场中的进动频率称作该原子的磁旋比（γ），是一个常数值。氢原子的磁旋比为42.58MHz/1T。0.5Tesla的磁场中氢原子的磁旋比为21.29MHz，1.5Tesla的磁场中氢原子的磁旋比为63.87MHz，依此类推。
       Lamor（拉莫）频率的公式是 ω＝γ·Bo/2π
       为什么要说到进动频率、拉莫频率呢？这就是我们下面要谈到的共振了，有了拉莫频率，我们才能给出一个能量相等的频率值，才能引发符合拉莫频率的原子产生共振。请看下章－共振及弛豫。