弛豫過(guò)程

在核磁共振現(xiàn)象中，弛豫是指原子核發(fā)生共振且處在高能狀態(tài)時(shí)，當(dāng)射頻脈沖停止后，將迅速恢復(fù)到原來(lái)低能狀態(tài)的現(xiàn)象。恢復(fù)的過(guò)程即稱為弛豫過(guò)程，它是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，需要一定的時(shí)間反映了質(zhì)子系統(tǒng)中質(zhì)子之間和質(zhì)子周?chē)h(huán)境之間的相互作用。

完成弛豫過(guò)程分兩步進(jìn)行，即縱向磁化強(qiáng)度矢量M_z恢復(fù)到zui初平衡狀態(tài)的M₀和橫向磁化強(qiáng)度M_xy要衰減到零，這兩步是同時(shí)開(kāi)始但獨(dú)立完成的，下面將簡(jiǎn)單介紹縱向弛豫過(guò)程和弛豫時(shí)間T₁。

熱力學(xué)的一個(gè)普通原理就是所有的系統(tǒng)都趨向于自己zui低的能態(tài)。縱向弛豫過(guò)程就是質(zhì)子與周?chē)镔|(zhì)進(jìn)行熱交換，或者說(shuō)質(zhì)子將多余能量通過(guò)晶格擴(kuò)散出去，使其從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)，因此
這一過(guò)程又稱為自旋-晶格弛豫過(guò)程。
T1弛豫時(shí)間描述了自旋系統(tǒng)，兩能級(jí)布局?jǐn)?shù)從開(kāi)始到熱平衡的快慢。

縱向磁化強(qiáng)度分量M_z向平衡狀態(tài)的M₀恢復(fù)的速度與它們離開(kāi)平衡位置的成都成正比，當(dāng)π/2脈沖作用后，可得到縱向磁化強(qiáng)度M_z的恢復(fù)表達(dá)式：

上式中的T1稱為縱向弛豫時(shí)間（longitudinal relaxation time）簡(jiǎn)稱T1，通常用M_z由零恢復(fù)到M₀的63%時(shí)所需要的時(shí)間來(lái)確定T1，即縱向弛豫時(shí)間T1為M_z恢復(fù)到0.63M₀時(shí)所需的時(shí)間，如下圖所示：

縱向弛豫時(shí)間T1的大小取決于外磁場(chǎng)和質(zhì)子與周?chē)h(huán)境之間的相互作用（即組織的性質(zhì)）。它是組織的固有特性，在外磁場(chǎng)給定后，不同組織的T1值都有相應(yīng)的固定值，但不同的組織T1值是有很大的差異的。

外磁場(chǎng)B₀（B₀的大小）對(duì)組織的縱向弛豫時(shí)間T1也有影響，大多數(shù)組織的縱向弛豫時(shí)間T1隨外磁場(chǎng)的B₀的減小而變小。但對(duì)于純水（又稱為自由水或游離水）來(lái)說(shuō)卻并非如此，其T1值不隨外磁場(chǎng)強(qiáng)度變化而變化。