核磁共振成像基础】氢质子在磁场中的磁化过程

含氢检测对象置入磁场环境中之后，会产生宏观磁化矢量。宏观磁化矢量形成的过程，也就是氢质子被磁化的过程。

氢原子核有自旋，也就存在自旋产生的小磁场。

单个氢原子核可以类比为小磁针，具有一定的指向。

没有外加磁场的情况下，对于大量的氢原子核而言，并不是有序的排列，而是杂乱无章的排列，氢原子核的磁场相互抵消，并不表现出宏观的磁场，宏观磁化矢量为0。

当含氢样品置入磁场中之后，氢原子核会在外磁场的作用下定向排列。

氢原子的定向排列过程实际是能级分裂过程，这种能级分裂现象叫做塞曼效应。对应的磁能级也叫塞曼能级。

对于氢原子来说，自旋量子数I=1/2，总共分裂成2I+1个能级，即两个能级。

与磁场同方向的是低能级，与磁场反方向的是高能级。

低能级的核略多于高能级的核，从而形成与磁场同方向的宏观磁化矢量。

处于低能级的氢质子仅略多于处于高能级的氢质子，室温下（300K），以PPM（百万分之一）为单位，可以大致参考下表（来源于杨正汉老师PPT）：

正是这种微小差异形成的纵向磁化矢量，为核磁共振成像、波谱分析、弛豫分析提供了信号基础。

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