核磁共振的原理

核磁共振指处于静磁场中的核自旋体系，当其拉莫尔进动频率与作用于该体系的射频场频率相等时，所发生的吸收电磁波的现象。带正电荷的原子核自转时具有磁性，它在磁场的赤道平面因受到力矩作用而发生偏转，其结果是核磁矩绕着磁场方向转动，这就是拉莫尔进动（或拉莫尔旋进）。由于核磁矩有与磁场取向倾于平行的规律，经过一定时间，自旋核不再受到力矩的作用，拉莫尔进动也就停止。如在垂直磁场的方向上加进一个与进动频率相同的射频场，核磁矩便会离开平衡位置，拉莫尔进动又重新开始。核“自转”的速度是不变的，只要磁场强度不变，拉莫尔频率自始至终也不会改变。某一种磁核的磁矩在磁场中可取顺磁场方向（属于低能态），也可取逆磁场方向（属于高能态）。如果在垂直于磁场的方向加进一个射频场，当射频场的频率与原子核的拉莫尔频率相等时，处于低能态的核子便吸收射频能，从低能态跃迁到高能态，此为“核磁共振”现象。当射频中断时，原子核就把吸收的能量释放出来，释放的强度是它们各自特征性的标志，即其正常（健康）状态的一种印记。根据这一原理研制的“核磁共振扫描”（简称NMR），是一种新型的断层显像技术，可用于许多物体结构的测定，如化合物结构高分子化合物结晶度，高分子链立体构型成分，药物成分，生物大分子的结构，药物与生物大分子、细胞受体之间的相互作用，生物活体组织含水量，癌症诊断，人体NMR断层扫描（NMR-CT）等。