Nuclei atomici: processi di rilassamento nucleare

Quando gli stati di spin nucleare degeneri si allineano con o contro un campo magnetico applicato secondo la distribuzione di Boltzmann, i loro momenti magnetici precedono attorno all'asse z.

Ricordiamo che l'eccesso di popolazione nello stato di energia più basso si traduce in una magnetizzazione netta, M, lungo l'asse z, senza alcun contributo netto dalle componenti trasversali sul piano xy.

Dopo l'eccitazione, con opportuna radiazione a radiofrequenza, i nuclei assorbono energia.

La distribuzione casuale dei momenti magnetici diventa leggermente coerente in fase, causando il ribaltamento del vettore di magnetizzazione netta.

L'eccitazione continua può equalizzare le popolazioni negli stati di spin superiore e inferiore. Il sistema di spin si satura e il segnale di assorbimento diminuisce.

Gli spin nucleari eccitati devono ora andare incontro a un rilassamento e tornare alla distribuzione di equilibrio della popolazione.

Quando il tasso di rilassamento è maggiore o uguale al tasso di eccitazione, la popolazione in eccesso viene mantenuta e si osserva un segnale.

Durante il rilassamento, la coerenza viene persa e la magnetizzazione netta viene ripristinata al valore di equilibrio.