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怎樣理解核磁共振弛豫時間

時間:2022/12/9閱讀:1199
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怎樣理解核磁共振弛豫時間

什么是弛豫時間?

弛豫時間,即達到熱動平衡所需的時間。是動力學系統的一種特征時間。系統的某種變量由暫態趨于某種定態所需要的時間。在統計力學和熱力學中,弛豫時間表示系統由不穩定定態趨于某穩定定態所需要的時間。

什么是核磁共振弛豫時間?

要了解核磁共振弛豫時間,首先了解一些核磁共振基本原理:核磁共振從字面意思可以理解為原子核在磁場中發生共振。一般核磁共振中的原子核是指氫原子核。磁是指磁場環境,在均衡穩定的磁場里面,氫原子核會有會以固定的頻率發生進動,進動頻率與磁場強度成正比。共振是指外加頻率與氫原子核在磁場中的固有頻率相等時,氫原子核吸收能量發生核磁共振。

怎樣理解核磁共振弛豫時間

核磁共振發生的過程,其實是原子核吸收射頻能量的過程,當射頻脈沖關閉后,吸收能量的原子核會釋放吸收的能量,經過一定的弛豫過程,隨著時間的推移,最終恢復到平衡狀態。原子核釋放能量所需要的時間就對應核磁共振弛豫時間。

核磁共振弛豫時間有兩種即T1和T2

T1為縱向馳豫時間,縱向磁化強度恢復的時間常數T1稱為縱向弛豫時間(又稱自旋-晶格弛豫時間)。

怎樣理解核磁共振弛豫時間

t2為橫向弛豫時間,橫向磁化強度消失的時間常數T2稱為橫向弛豫時間(又稱自旋-自旋弛豫時間)。

怎樣理解核磁共振弛豫時間

影響核磁共振弛豫時間的因素:

核磁共振弛豫時間T1:

弛豫過程是能量釋放的過程,T1弛豫中能量釋放到哪里了呢?其名字告訴我們答案,spin-lattice,自旋晶格,晶格相當于指與H原子排列在一起組成的晶格,所以,能量釋放到周圍的晶格中。T1弛豫與周圍分子的運動息息相關。T1可以研究慢速分子運動,例如金屬離子的螯合狀態、蛋白質聚集、多孔材料表面動力學等等。

核磁共振弛豫時間T2;

T2,自旋-自旋弛豫。歸納起來就是因為各個H質子的拉莫爾頻率(或者說相位)不盡相同,當撤去射頻脈沖后,質子由聚到散的過程。

影響核磁共振弛豫時間T2的因素:

1.內部因素

分子運動:分子運動越慢,T2越小;例如冰和固體;

分子尺寸:分子尺寸越大,T2越小;例如食品中淀粉等大分子的弛豫時間比水和油脂短得多。

分子結合狀態:結合越緊密,T2越小;食品中水的多層結構理論

2. 外部因素

磁場不均勻:千萬不要小看這個因素,磁場不均勻會加速散相過程(使得H質子之間的差異更大),從而測得的T2比實際的T2衰減的快的多的多。

核磁共振弛豫時間T1與T2的關系圖:

怎樣理解核磁共振弛豫時間

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