Mekkora mágneses mező kell ahhoz hogy egy hidrogén atomot a tetszőleges irányba billenjen a tengelye? Az MRI -ben milyen plusz energiát kapnak ezek? (hogyan és mit? )

Minél nagyobb a B alkalmazott külső mágneses tér, annál nagyobb hν = ħω energiájú fénykvantum (foton) szükséges a magok μ mágneses dipólusmomentumának gerjesztéséhez:

ΔE = h ν = ħ ω = ħ γ B

ħ = h / 2π

h = 6*10^-34 J s Planck állandó

ν : a foton frekvenciája [1/s]

ω : a foton körfrekvenciája [rad/s]

γ : a mag giromágneses hányadosa [rad/Ts]

B: mágneses tér indukciója (fluxussűrűsége) [T=Tesla]

A ν gerjesztő frekvencia a mai alkalmazott B mágneses terek mellett a rádióhullámok nagyságrendjébe esik: például B=7,04 Tesla tér mellett a 1H prócium mag ν rezonancia frekvenciája 300 MHz, de a 2H = D deutérium magra 46 MHz.

Vannak már B>20 Tesla NMR spektrométerek, egy B=21,1 T készülékben az 1H mag ν rezonancia frekvenciája nyilván nagyobb, azaz 900 MHz.

Összevetésképpen a Föld mágneses tere Rochesternél B=5*10^-5 Tesla.

Akkor például a 1H atommag μ mágneses momentumának gerjesztéséhez szükséges ΔE energia B = 7,04 T külső tér esetén:

ΔE = h ν = 6*10^-34 Js * 300*10^6 1/s = 1,8*10^-25 J

Megjegyzés: az MRI csak egy rendkívül kis alkalmazott területe az NMR spektroszkópiának, ami az atommagok mágneses sajátságait kutatja és méri.