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核磁共振自旋—自旋弛豫時間T2

核磁矩μ1在外場B0中極化后，可以分解為μ∥和μ1⊥分量．由于μ∥繞B0以ω0進(jìn)動，μ1⊥在xy平面上以ω0繞B0旋轉(zhuǎn)，它在鄰近核磁矩μ2處產(chǎn)生—個頻率為ω0的局域旋轉(zhuǎn)磁場bL，如圖1所示。

圖1 μ1⊥在μ1處產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場bL

因?yàn)棣?也繞B0以ω0進(jìn)動，在bL場的磁力矩作用下，μ2有可能發(fā)生章動。因?yàn)棣?和μ2是同類核，進(jìn)動頻率相同，相互作用(交換能量，交換自旋角動量)很容易，在量子力學(xué)里，被認(rèn)為是一個flip—flop的過程，與核電子學(xué)中雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器相類似。這個過程可在整個自旋系綜內(nèi)相繼發(fā)生，能量子在鄰近核自旋之間傳遞．假設(shè)核磁矩μ⊥在進(jìn)動圓錐上不均勻分布(NMR發(fā)生時)，就會出現(xiàn)橫向磁化強(qiáng)度分量M⊥，如圖2所示。

圖2 核磁矩μi相位相干時可形成橫向磁化強(qiáng)度分量M⊥

核磁矩正是通過自旋—自旋相互作用使μ⊥分散開，從而導(dǎo)致μi在圓錐上的分布趨于均勻，此即M⊥→0。這正是自旋系統(tǒng)內(nèi)部“橫向熱平衡"狀態(tài)。這種能量轉(zhuǎn)移的速度取決于自旋—自旋相互作用的強(qiáng)度，用一個自旋—自旋弛豫時間(spin-spin relaxation)T2來描述。自旋—自旋弛豫通常比自旋—晶格要快，液體中兩者基本在同一量級，固體中T2比液體中T2短得多。