Resonancia Magnética Nuclear

Question

Estoy tratando de comprender los principios básicos de la Resonancia Magnética Nuclear de la lectura de este enlace , pero tengo algunas dudas:

1) que he conocido que cuando los protones no están en un campo magnético, sus espines están orientados al azar en el espacio. Cuando los protones se encuentran en un campo magnético, su spin sentir el efecto de $ \tau= \mu \times B$ y tienden a alinearse con el campo magnético. Pero que preceden alrededor de B, no están orientadas a como B! ¿No es así?

Así que yo no puedo entender por qué en el enlace que me han informado, en la sección de "Giro a la Física", el apartado "Niveles de Energía", no está escrito

Cuando el protón se coloca en un campo magnético externo, el giro del vector de la partícula se alinea con el campo externo,como un imán lo haría. Hay una baja energía de la configuración o el estado donde los polos se están alineados N-S-N-S y un estado de alta energía-N-S-S.

(por favor, ver la animación en el enlace)

A mí me parece que las dos interpretaciones son en contraste..

Y, si he de seguir la interpretación que he escuchado, no entiendo este paso: (párrafo "$T_1$ proceso"))

En el equilibrio, la red de magnetización vector se encuentra a lo largo de la dirección del campo magnético aplicado Bo y se llama el equilibrio de la magnetización de Mo. En esta configuración, la componente Z de la magnetización de MZ es igual a Mo. MZ se conoce como la magnetización longitudinal."?

La única cosa que vino a mi mente es: es debido al hecho de que estamos considerando una gran cantidad de átomos y por lo de la x,y componentes de la red vector de magnetización son -en promedio - igual a cero.. Pero no estoy seguro de que podría estar en lo correcto...

2) En el apartado "la Relajación de la vuelta" Yo no entendía si los movimientos que influyen $T_1$ son movimientos de rotación a la frecuencia de Larmor o cualquier movimiento que hace un tiempo variable de campo a la frecuencia de Larmor..

Y me gustaría entender si la pérdida de la fase de la magnetización transversal es debido a la acción de las moléculas, que gira a una frecuencia menor que e igual a la frecuencia de Larmor..

Muchas gracias!

Answer 1

No me considero un experto en la RM, pero permítanme tratar (ya que nadie más se ha intensificado en la última hora...)

Tienes razón con tu primera afirmación: el spin precesses sobre el vector B (esta es la razón por la que usted consigue resonancia en el primer lugar). Sin embargo, en promedio, hay una red de componentes de los momentos magnéticos alineados con el campo B. Esto es lo que da lugar a que el cambio en la energía alineados o no alineados tendrá una disminución o aumento de la energía.

Es este "promedio" de la magnetización $M_0$ que es igual a la componente del campo magnético a lo largo de Z (la tradicional dirección del campo magnético en una resonancia magnética (MRI). Sí - la componente X y y son en promedio de cero, especialmente si usted promedio a lo largo del tiempo (debido a la precesión de los núcleos individuo).

En cuanto a tu segundo punto - T1 se llama la relajación spin-red en lo que se refiere a la forma en que el spin de un protón se vuelve a la "significan para el sistema"; en otras palabras, cuando se queda solo el sistema volverá a un cierto número de arriba y abajo de las tiradas (neto de magnetización) que es diferente de la magnetización tenía después de la RF de estímulo. Por lo que es realmente "cualquier movimiento" del material circundante a la derecha de la frecuencia de cualquier cosa que puede causar la transición de espín. Como sus notas estado, mayor es la densidad de los movimientos en la frecuencia de Larmor, el más corto, el T1 (la más posibilidades de que el giro de un individuo protón se desplaza).

Finalmente transversal de la magnetización que sucede cuando los protones están todos en fase, en la que se fuerza por el pulso de RF. A medida que los protones experiencia ligeramente diferentes campos locales, terminan precesión ligeramente diferentes de la fase que se traduce en la pérdida de la magnetización transversal. Este es el T2 mecanismo.

Como fue señalado por CuriousOne, es importante recordar que los espines nucleares son objeto de equilibrio térmico - sólo hay una pequeña diferencia de energía entre los estados arriba y abajo, por lo que sólo habrá una pequeña red de magnetización (Boltzmann en el trabajo). Hay algo que se llama la hiperpolarización - un mecanismo mediante el cual los núcleos (por ejemplo C13) se enfría a temperaturas muy bajas (por debajo de helio líquido, creo) después de lo cual puede ser hiper polarizado - con la consecuencia de que por un corto tiempo que exhiben una fuerte señal de resonancia magnética (a a $10^5\times$ más fuerte que a la temperatura ambiente). Añadir a esto el hecho de que C13 tiene una resonancia a una frecuencia distinta de la de los protones o cualquier otro de los núcleos en el cuerpo humano, y puede brevemente visualizar moléculas orgánicas hechas con esta técnica con una exquisita sensibilidad (proporción de señal a ruido). Creo que este es ahora utilizado para la imagen de los procesos fisiológicos tales como el corazón o el metabolismo tumoral (colina, acetato, etc) en vivo sin el uso de la radiación ionizante - una nueva y emocionante de la frontera en la resonancia magnética. Véase, por ejemplo, este comunicado de prensa

Answer 2

Este es tal vez un comentario a la @Floris respuesta. (Me puedo mover de allí.)
La primera acerca de la T1, no sólo describe la decadencia de la Z-magnetización. Pero si de repente se enciende un campo B también se describe cómo el tiempo que tarda la gira polarizado en esa dirección. (Tiradas no son inmediatamente polarizada.)

Sobre la decadencia de los x-y de la magnetización. (Creo que) Esto sólo es posible en los impulsos de los experimentos. En este caso, no hay una fase inicial de la magnetización, porque todas las tiradas conseguir volcó en el plano x-y, al mismo tiempo. A continuación, como amanecer dijo que usted puede tener giros en diferentes magnético ambientes tienen diferentes frecuencias. La principal causa de las diferencias es típicamente la falta de homogeneidad espacial en el campo aplicado. (Es difícil hacer exactamente el mismo campo B en todas partes.)

Y, finalmente, si usted tiene un perfecto campo B, caries en los x-y también está limitada por el T1 procesos. (T2<=T1)