自旋—晶格弛豫時(shí)間T1

由裸原子核組成的樣品是不存在的,，原子核總是在分子和原子之內(nèi),。原子核和周圍環(huán)境有可以測(cè)量的相互作用,。首先考慮一個(gè)磁化過程,，如圖1所示,，把樣品置于外磁場(chǎng)中，它是怎樣發(fā)生磁化的呢,？置入前,，核基態(tài)自旋能級(jí)是簡(jiǎn)并的，即隱含著磁能級(jí),。置入后,，能級(jí)正負(fù)對(duì)稱劈裂形成磁能級(jí)，即塞曼能級(jí)。起初,，各塞曼能級(jí)上核自旋數(shù)目相等,，這對(duì)應(yīng)“高自旋溫度"。然后,，經(jīng)過弛豫過程逐步達(dá)到負(fù)能級(jí)上核自旋數(shù)目稍多而正能級(jí)上核自旋數(shù)目稍少,，以滿足玻耳茲曼分布的熱平衡狀態(tài)，此謂核樣品B0所磁化,。顯然核自旋系統(tǒng)的總能量是減少了,?？梢姶呕瘜?duì)核自旋系統(tǒng)來說是一個(gè)失能“降溫"過程,。

通常把原子核所在環(huán)境的周圍所有分子，不管是固體,、液體或氣體,，都概括地用“晶格"代表。自旋系綜與晶格之間必須有某種形式的“熱接觸",，它交一部分能量給晶格,，才能“冷"到晶格溫度，達(dá)到熱平衡,，建立起玻耳茲曼分布,。

原子、分子,、離子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng),，電子軌道運(yùn)動(dòng)和自旋運(yùn)動(dòng)都會(huì)在核自旋的位置上產(chǎn)生一個(gè)波動(dòng)或起伏的電磁場(chǎng)，這種波動(dòng)的頻率和相位是雜亂的,。如果其中有某種頻率成分的電磁場(chǎng),，其能量子hv正好與相鄰的塞曼能級(jí)間距近似相等，就會(huì)誘發(fā)兩能級(jí)之間的躍遷,，且向下躍遷占優(yōu)勢(shì),。

通常晶格系統(tǒng)熱容量比自旋系統(tǒng)熱容量大的多。自旋系統(tǒng)中可以從晶格中找到與它匹配的電磁場(chǎng),，把能量交出去,，使塞曼能級(jí)上核自旋數(shù)趨近于玻耳茲曼分布，以形成靜磁化強(qiáng)度M0,。M0一旦受到擾動(dòng),，偏離平衡位置，在解除擾動(dòng)后,，Mz總是向M0恢復(fù)．這一過程是通過自旋—晶格相互作用進(jìn)行的,，故叫做自旋—晶格弛豫，描寫自旋—晶格弛豫過程長(zhǎng)短的特征時(shí)間叫做自旋—晶格弛豫時(shí)間(spin—1attice relaxation)，用T1表示,。

T1短意味著弛豫過程快,，也意味著晶格場(chǎng)中有較強(qiáng)的適合與自旋系統(tǒng)交換能量的電磁場(chǎng)成分(頻率相近)。反之,，T1長(zhǎng)則意味著晶格場(chǎng)中這種電磁場(chǎng)成分比較弱．對(duì)不同物質(zhì),，T1差別很大，從幾百ms到幾天．純水的T1＝3s．人體水的T1約在500 ms~1s范圍．固體中T1很長(zhǎng),，幾小時(shí)甚至幾天,。