拉莫尔频率
磁偶极子绕外磁场旋进的频率
拉莫尔频率是原子核、原子或分子中的磁偶极子在外磁场作用下绕磁场方向旋进的角频率,其数值由旋磁比(γ)和外磁场强度(B00。该频率是核磁共振现象发生的必要条件,当施加的射频脉冲频率与体系拉莫尔频率匹配时,会产生共振能量交换。不同原子核因旋磁比差异,在相同磁场中具有不同的拉莫尔频率(如氢核在1T磁场下为42.58MHz,碳13核为10.71MHz),这一特性被广泛应用于核磁共振谱学、医学成像及地质勘探领域。
物理定义
磁偶极子(如质子中子等具有自旋特性的微观粒子)在外加静磁场中受磁力矩作用,其磁矩绕磁场方向作周期性旋进运动,该旋进运动的角频率即为拉莫尔频率。此现象可通过经典力学模型描述:磁矩μ在磁场B00$,导致角动量矢量发生进动,进动角速度与磁场强度成线性关系。
数学表达式
拉莫尔频率的定量关系由拉莫尔方程确定:$$$$其中γ为旋磁比(核种特异性常数),B0为外磁场强度。例如:
不同磁场强度下的具体频率可通过该公式直接计算,如3T磁场中氢核的拉莫尔频率为127.74 MHz。
核磁共振条件
当施加射频电磁波的频率等于被测体系的拉莫尔频率时,原子核会吸收电磁波能量从低能态跃迁至高能态,产生核磁共振现象。这一特性使得:
空间编码应用
磁共振成像(MRI)中,梯度磁场会线性改变主磁场强度,导致不同空间位置的质子具有差异化的拉莫尔频率。通过该原理实现:
跨学科应用
技术参数关联
拉莫尔频率与弛豫时间共同决定核磁共振信号特征:
在CPMG脉冲序列中,通过连续施加重聚脉冲可抑制T2*效应,精确测量T2分布。
最新修订时间:2025-10-15 21:35
目录
概述
物理定义
数学表达式
参考资料