Атомные ядра: процессы ядерной релаксации

Когда вырожденные ядерные спиновые состояния выравниваются с приложенным магнитным полем или против него в соответствии с распределением Больцмана, их магнитные моменты прецессируют вокруг оси z.

Вспомним, что избыточное население в более низкоэнергетическом состоянии приводит к суммарной намагниченности, M, вдоль оси z, без суммарного вклада поперечных компонент на плоскости xy.

При возбуждении подходящим радиочастотным излучением ядра поглощают энергию.

Случайное распределение магнитных моментов становится слабо фазово-когерентным, что приводит к смещению вектора суммарной намагниченности.

Продолжительное возбуждение может уравнять популяции в верхнем и нижнем спиновых состояниях. Спиновая система насыщается, а сигнал поглощения снижается.

Возбужденные ядерные спины теперь должны подвергнуться релаксации и вернуться к равновесному распределению населения.

Когда скорость расслабления больше или равна скорости возбуждения, избыточное население сохраняется, и наблюдается сигнал.

Во время релаксации когерентность теряется, и суммарная намагниченность восстанавливается до равновесного значения.