发个问，谢谢--为什么当有射频脉冲时，宏观磁化矢量会发生90度偏转？

yangzhenlei

       各位大虾 我是新人，来这里请教个问题，先谢谢了

      在H核的核磁共振中，原子核的自旋与静磁场H的角度是量子化的。一种向上，一种向下。由于能级服从波尔兹曼分

8 W+ V& s" M6 O0 r: J2 W

布 ，向上和向下的核子数不同，产生宏观磁化矢量。当有射频脉冲时，能级跃迁，只是改变了向上或者向下的核子数。Z

方向的磁化矢量发生变化。

但应该不会产生x方向的磁化矢量啊。

为什么当有射频脉冲时，宏观磁化矢量会发生90度偏转？

希望能得到解答，谢谢

[此贴子已经被作者于2009-5-18 9:33:41编辑过]

yangzhenlei

那当有射频脉冲时 会怎样变化？量子力学的解释是怎样的呢？谢谢

lkdoctor

当加上射频脉冲时,质子发生共振,上下自旋粒子数数目平衡(相同),且具有相同的相位,z方向抵消,而xy平面内相互叠加!
最近几天刚接触到核磁,以上完全个人理解,有偏颇的话欢迎指正!
[em04]

zqh2070

如果静磁场B0 的方向设定为坐标系的Z 方向，那么平衡中的核自旋体系的宏观磁化强
度M0 也在Z 方向。此时在X 方向施加一个频率满足2πν=γB0 条件的高功率射频脉冲，M0
就会围绕X 轴转动，由Z 轴方向转向Y 轴方向，转动的角度θ取决于射频脉冲场的幅度B1
和脉冲宽度tp(作用时间)：θ＝γB1tp，当一个脉冲的作用时间tp 正好使θ＝90°时，该脉冲称
为90°脉冲，作用时间tp 称为90°脉宽，此时M0 完全转到Y 轴上，在Y 轴上的投影最大（即
检测到的信号最大）。一般核磁共振仪器上的90°脉宽（硬脉冲）都在几个至十几个微秒左
右。

射频脉冲作用于M0，实际上是对核自旋体系施加了能量，由于该能量与原子核在静磁
场中能级之间的能量差相匹配，原子核就会受到激发，吸收能量，由低能级跃迁至高能级，
同时围绕射频脉冲的作用方向（X 轴）进行转动，M0 在Y 轴方向上就会产生一个投影，
My。当脉冲作用结束后，My 会以固有的角频率ω围绕静磁场方向作转动。考虑到My 本质
上也是宏观的磁矩，它的转动会使在Y 方向上的接受线圈中磁通量发生周期性的变化，在
线圈上产生出感应的交变电流信号，这就是通常核磁共振检测到的FID 信号。

hipshooter

究其本质，就是量子跃迁和矢量模型的冲突。其实矢量模型确实有助于初学者入门，但是常常也会造成误解，这个问题就是一个典型的例子。

我觉得这个问题本身就是有矛盾的。因为搂主想用矢量模型来解释量子力学中的问题。如果用量子力学中的术语来解释应该是这样的：就单个1/2核来说，它在静磁场中有三种相干态（coherence level),－1，0，＋1。90度脉冲能将自旋从0量子态激发到＋－1量子态，它们大小相等，符号相反，而只有相干态为－1的自旋能被检测到，这就是为什么在90度脉冲以后我们能观测到单量子信号的原因。

另外，用相干路径（coherence pathway）来理解零量子，双量子，多量子都比较容易，而这些是矢量模型无法解释的。

9 I7 t+ d+ w b7 B

[此贴子已经被作者于2008-3-26 21:47:09编辑过]

hipshooter

补充一下，其实就像楼主说的，XY平面内的宏观磁化矢量确实是不存在的，矢量模型是人们假想的模型，来帮助理解的。真实的情况只是一种量子相干态。

北冥有鱼

Z轴的宏观磁化矢量无法测量，XY分量可以测量，这就是为什麽要将M转到XY平面上的原因。

毛希安在他的书“现代核磁共振技術与应用”中专门谈了矢量模型和量子力学解释的优点。

楼主可以看看。

yangzhenlei

谢谢，学习了

xiehtnmr

矢量模型和量子跃迁理论并不冲突，主要是量子跃迁理论不完善造成。上能级和下能级波函数都是旋转复变函数相加后成为XY平面的旋转实矢量，如果没有上能级得不到xY实矢量是复数，同样没有下能级也得不到xY实矢量是复数，所以上下粒子数分布是粒子数波函数的模粒子数波函数同样也是复数。

核磁共振对量子跃迁理论是革命性的，核磁共振的现象在光谱中同样成立，开始只能用矢量模型，后完善量子模型。详细参考《高等激光物理学》，哪里对这问题更敏感。