低场磁共振纯水的弛豫时间

❶ 核磁共振测井的原理和仪器简介

自然界中常见的、可以在外加磁场中产生核磁共振现象的原子有¹H和¹³C。¹H在岩石流体中是大量的，所以测量它的核磁共振现象可以用来进行储层储集空间分析。

（一）¹H核磁共振现象

¹H本身在不停地自旋并产生自旋磁场，如果在垂直于自旋磁场B_o（频率ω_o）的方向再加上一个交变的电磁场B₁（频率ω），若使ω=ω_o，那么处于低能态的¹H将吸收交变电磁场提供的能量而跃迁到高能量，这就是核磁共振现象。

交变磁场常采用射频脉冲法产生，当¹H受到射频脉冲作用时，其磁化矢量在交变电磁场作用下而偏离自旋磁场；当射频脉冲作用停止后，磁化矢量又将超自旋磁场方向恢复，使¹H核自旋从高能级恢复到低能级状态，这个恢复过程叫弛豫。

若自旋磁场的方向为Z，射频脉冲作用期间¹H的磁化矢量方向为M，M可以被分解成XY平面上的分量M_XY（横向分量）和平行Z的分量M_Z（纵向分量）。射频脉冲作用结束后，横向分量M_XY将变为零（恢复原始状态），并称为横向弛豫过程，弛豫速率用1/T₂表示，T₂叫做横向弛豫时间。纵向分量M_Z向原始状态恢复的过程称为纵向弛豫，弛豫速率用1/T₁表示，T₁称为纵向弛豫时间。

（二）核磁共振测井原理

核磁共振测井就是测量¹H的弛豫时间（T₂和T₁），常用的方法有自由感应衰减法、自由回波法、CPMG脉冲序列法和反转恢复法等。

1.横向弛豫时间测量

常用CPMG脉冲序列（90°）_X使磁化矢量扳转到XY平面上，磁化矢量的横向分量会由自旋磁场的作用很快消失。当延迟一定时间后，连续地施加一系列间隔相同的（180°）_Y脉冲，把磁化矢量扳转180°，结果使沿自旋磁场消失方向相反的方向使磁化矢量各横向分量得以重聚，在180°脉冲后的τ时刻，可以观察到一串回波信号。当被观测横向弛豫幅度按单指数衰减幅度衰减时，这样测量的回波串，其幅度将按1/T₂的速率衰减，可根据下式确定横向弛豫时间T₂：

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式中：回波间隔T_e=2nτ，n=1，2，…，τ为回波间隔的一半，即180°脉冲到回波最大值之间的时间；A（T_e）是各Te时刻测得的信号振幅；A（0）是零时刻的回波振幅（图4-11）。

图4-11 横向弛豫时间（T₂）测量原理图解

CPMG测量过程中，增加回波个数n，将提高信噪比，并增强衰减慢（长T₂）的分量的分辨率；减小时间间隔τ，则将减少扩散对T₂测量的影响，并提高对衰减快的短T₂分量的分辨率。

2.纵向弛豫时间T₁的测量

反转恢复法是测量纵向弛豫过程的基本方法。但是在目前的测井中很少应用，这里省略。

❷ 纵向弛豫时间和横向弛豫时间分别是什么意思

横向弛豫是在横向xy平面上,磁矩由最大值逐渐消失的过程.也称T2弛豫.横向弛豫也需要很长时间,所以在横向磁矩衰减到 37％的时间.我们称为横向弛豫时间
纵向弛豫指90°射频脉冲后纵向磁化矢量由零增长到它的最大值的63%所需要的时间,又称他t1弛豫,T1弛豫时间是磁共振成像的重要成像参数之一.T1值长短反映在荧光屏上,显示为灰度明暗的差异,T1时间短呈亮的灰度,T1时间长则呈暗淡的灰度.

❸ 磁共振纵向驰豫时间t1为什么大于t2

这是一种误解，t1弛豫时间并不一定大于t2弛豫时间。虽然说对于很多物质t1是大于t2的，但很多气体分子是t2大于t1的。同时，在水溶液中加入钆剂，也可以实现t1>t2的效果。

❹ 磁共振低场与高场的区别

区别：

低场核磁主要用于测试分子与分子之间的动力学信息，过弛豫时间得到分子运动信息，分子与分子之间的作用信息；研究领域属亚微观领域（分子之间），可测定玻璃态转化温度、高分子材料交联密度、造影剂弛豫率、孔径分布及孔隙度等，广泛应用于食品工业、石油工业、医药工业、纺织工业、聚合物工业。

高场核磁具有高灵敏度、高分辨率、高信噪比，但是对样品均匀度要求高，液体需要去离子化，固体需要是粉末状，而且仪器费用昂贵，安装需要专用场地，需要屏蔽设施，仪器需要液氮或液氦冷却，后续维护成本非常高。

低场核磁使用永磁体，设备小型化，灵活易于移动，也不需要特别维护，易与其他设备或配件整合，满足在线高通量测试要求。低场核磁共振仪器费用低，仪器内部已做屏蔽，安装场地不需特殊处理。

(4)低场磁共振纯水的弛豫时间扩展阅读：

基本原理

磁共振（回旋共振除外）其经典唯象描述是：原子、电子及核都具有角动量，其磁矩与相应的角动量之比称为磁旋比γ。磁矩M 在磁场B中受到转矩MBsinθ（θ为M与B间夹角）的作用。

此转矩使磁矩绕磁场作进动运动，进动的角频率ω=γB,ωo称为拉莫尔频率。由于阻尼作用，这一进动运动会很快衰减掉，即M达到与B平行，进动就停止。但是，若在磁场B的垂直方向再加一高频磁场b（ω）（角频率为ω），则b（ω）作用产生的转矩使M离开B,与阻尼的作用相反。

如果高频磁场的角频率与磁矩进动的拉莫尔（角）频率相等ω =ωo,则b（ω）的作用最强，磁矩M的进动角（M与B角的夹角）也最大。这一现象即为磁共振。

❺ 核磁共振中横向弛豫时间（T1）的测定原理是什么

当分子中某些基团的电子云排布不呈球形对称时，它对邻近的1H核产 生一个各向异性的磁场，从而使某些空间位置上的核受屏蔽，而另一些空间位置上的核去屏蔽， 这一现象称为各向异性效应（anisotropic effect）。

除电负性和各向异性的影响外，氢键、溶剂效应、van der Waals效应也对化学位移有影响。氢键对羟基质子化学位移的影响与氢键的强弱及氢键的电子给予体的性质有关，在大多数情况 下，氢键产生去屏蔽效应，使1H的δ值移向低场。有时同一种样品使用不同的溶剂也会使化学位移值发生变化，这称为溶剂效应。活泼氢的溶剂效应比较明显。

当取代基与共振核之间的距离小于van der Waals半径时，取代基周围的电子云与共振核周围的电子云就互相排 斥，结果使共振核周围的电子云密度降低，使质子受到的屏蔽效应明显下降，质子峰向低场移动，这称为van der Waals效应。氢键的影响、溶剂效应、van der Waals效应在剖析NMR图谱时很有用。

❻ 磁共振纵向弛豫时间名词解释

弛豫过程
在核磁共振现象中，弛豫是指原子核发生共振且处在高能状态时，当射频脉冲停止后，将迅速恢复到原来低能状态的现象。恢复的过程即称为弛豫过程，它是一个能量转换过程，需要一定的时间反映了质子系统中质子之间和质子周围环境之间的相互作用。

完成弛豫过程分两步进行，即纵向磁化强度矢量Mz恢复到最初平衡状态的M0和横向磁化强度Mxy要衰减到零，这两步是同时开始但独立完成的，下面将简单介绍纵向弛豫过程和弛豫时间T1。

热力学的一个普通原理就是所有的系统都趋向于自己最低的能态。纵向弛豫过程就是质子与周围物质进行热交换，或者说质子将多余能量通过晶格扩散出去，使其从高能级跃迁到低能级，因此
这一过程又称为自旋-晶格弛豫过程。
T1弛豫时间描述了自旋系统，两能级布局数从开始到热平衡的快慢。

下图给出了由4个质子组成的系统之弛豫过程

纵向弛豫时间T1的大小取决于外磁场和质子与周围环境之间的相互作用（即组织的性质）。它是组织的固有特性，在外磁场给定后，不同组织的T1值都有相应的固定值，但不同的组织T1值是有很大的差异的。

外磁场B0（B0的大小）对组织的纵向弛豫时间T1也有影响，大多数组织的纵向弛豫时间T1随外磁场的B0的减小而变小。但对于纯水（又称为自由水或游离水）来说却并非如此，其T1值不随外磁场强度变化而变化。

纵向弛豫时间应用案例--造影剂弛豫率的测试：

MRI造影剂是为增强影像观察效果而注入（或服用）到组织或器官的制剂，其通过内外界弛豫效应和磁化率效应间接地改变组织信号的强度，增加组织或器官的对比度。根据显像特点，可以将造影剂分为阳性造影剂( positive contrast agent) 和阴性造影剂( negative contrast agent) ． 阳性造影剂会使影像比正常状态更为明亮变白，主要影响纵向弛豫时间T1值的变化，阳性造影剂又称为T1造影剂。而造影剂的弛豫率是评价造影剂性能的主要参数之一。

❼ 核磁共振弛豫时间

核磁共振是磁矩不为零的原子核，在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂，共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。核磁共振波谱学是光谱学的一个分支，其共振频率在射频波段，相应的跃迁是核自旋在核塞曼能级上的跃迁。
核磁共振应用：核磁共振成像（MRI）检查已经成为一种常见的影像检查方式，核磁共振成像作为一种新型的影像检查技术，不会对人体健康有影响，但六类人群不适宜进行核磁共振检查即：安装心脏起搏器的人、有或疑有眼球内金属异物的人、动脉瘤银夹结扎术的人、体内金属异物存留或金属假体的人、有生命危险的危重病人、幽闭恐惧症患者等。不能把监护仪器、抢救器材等带进核磁共振检查室。另外，怀孕不到3个月的孕妇，最好也不要做核磁共振检查。
核磁共振成像是一种利用核磁共振原理的最新医学影像新技术，对脑、甲状腺、肝、胆、脾、肾、胰、肾上腺、子宫、卵巢、前列腺等实质器官以及心脏和大血管有绝佳的诊断功能。与其他辅助检查手段相比，核磁共振具有成像参数多、扫描速度快、组织分辨率高和图像更清晰等优点，可帮助医生“看见”不易察觉的早期病变，已经成为肿瘤、心脏病及脑血管疾病早期筛查的利器。

❽ 磁共振原理如何通俗讲解

磁共振（回旋共振除外）其经典唯象描述是：原子、电子及核都具有角动量，其磁矩与相应的角动量之比称为磁旋比γ。磁矩M 在磁场B中受到转矩MBsinθ（θ为M与B间夹角）的作用。此转矩使磁矩绕磁场作进动运动，进动的角频率ω=γB,ωo称为拉莫尔频率。

由于阻尼作用，这一进动运动会很快衰减掉，即M达到与B平行，进动就停止。但是，若在磁场B的垂直方向再加一高频磁场b（ω）（角频率为ω），则b（ω）作用产生的转矩使M离开B,与阻尼的作用相反。

如果高频磁场的角频率与磁矩进动的拉莫尔（角）频率相等ω =ωo,则b（ω）的作用最强，磁矩M的进动角（M与B角的夹角）也最大。这一现象即为磁共振。

磁共振也可用量子力学描述：恒定磁场B使磁自旋系统的基态能级劈裂，劈裂的能级称为塞曼能级（见塞曼效应），当自旋量子数S=1/2时，其裂距墹E=gμBB,g为朗德因子,μ为玻尔磁子，e和me为电子的电荷和质量。外加垂直于B的高频磁场b（ω）时，其光量子能量为啚ω。

如果等于塞曼能级裂距，啚ω=gμBB=啚γB，即ω=γB（啚=h/2π，h为普朗克常数），则自旋系统将吸收这能量从低能级状态跃迁到高能级状态（激发态），这称为磁塞曼能级间的共振跃迁。量子描述的磁共振条件ω=γB，与唯象描述的结果相同。

当M是顺磁体中的原子（离子）磁矩时，这种磁共振就是顺磁共振。当M是铁磁体中的磁化强度（单位体积中的磁矩）时，这种磁共振就是铁磁共振。

当M=Mi是亚铁磁体或反铁磁体中第i个磁亚点阵的磁化强度时，这种磁共振就是由 i个耦合的磁亚点阵系统产生的亚铁磁共振或反铁磁共振。当M是物质中的核磁矩时，就是核磁共振。

这几种磁共振都是由自旋磁矩产生的，可以统一地用经典唯象的旋磁方程dM/dt=γMBsinθ[相应的矢量方程为d M/dt=γ（ M×B]来描述。

回旋共振带电粒子在恒定磁场中产生的共振现象。设电荷为q、质量为m的带电粒子在恒定磁场B中运动，其运动速度为v。当磁场B与速度v相互垂直时，则带电粒子会受到磁场产生的洛伦兹力作用，使带电粒子以速度v绕着磁场B旋转，旋转的角频率称为回旋角频率。

如果在垂直B的平面内加上高频电场E（ω）（ω为电场的角频率），并且ω=ωc，则这带电粒子将周期性地受到电场E（ω）的加速作用。因为这与回旋加速器的作用相似，故称回旋共振。又因为不加高频电场时，这与抗磁性相类似，故亦称抗磁共振。

当v垂直于B时，描述这种共振运动的方程是d（mv）/dt=q（vB）,若用量子力学图像描述，可以把回旋共振看作是高频电场引起带电粒子运动状态在磁场中产生的朗道能级间的跃迁，满足共振跃迁的条件是：

核磁共振的应用

一、NMR技术

NMR技术即核磁共振谱技术，是将核磁共振现象应用于分子结构测定的一项技术。对于有机分子结构测定来说，核磁共振谱扮演了非常重要的角色，核磁共振谱与紫外光谱、红外光谱和质谱一起被有机化学家们称为“四大名谱”。目前对核磁共振谱的研究主要集中在1H和13C两类原子核的图谱。

对于孤立原子核而言，同一种原子核在同样强度的外磁场中，只对某一特定频率的射频场敏感。但是处于分子结构中的原子核，由于分子中电子云分布等因素的影响，实际感受到的外磁场强度往往会发生一定程度的变化，而且处于分子结构中不同位置的原子核，所感受到的外加磁场的强度也各不相同；

这种分子中电子云对外加磁场强度的影响，会导致分子中不同位置原子核对不同频率的射频场敏感，从而导致核磁共振信号的差异，这种差异便是通过核磁共振解析分子结构的基础。

原子核附近化学键和电子云的分布状况称为该原子核的化学环境，由于化学环境影响导致的核磁共振信号频率位置的变化称为该原子核的化学位移。

耦合常数是化学位移之外核磁共振谱提供的的另一个重要信息，所谓耦合指的是临近原子核自旋角动量的相互影响；

这种原子核自旋角动量的相互作用会改变原子核自旋在外磁场中进动的能级分布状况，造成能级的裂分，进而造成NMR谱图中的信号峰形状发生变化，通过解析这些峰形的变化，可以推测出分子结构中各原子之间的连接关系。

二、MRI技术

核磁共振成像技术是核磁共振在医学领域的应用。

人体内含有非常丰富的水，不同的组织，水的含量也各不相同，如果能够探测到这些水的分布信息，就能够绘制出一幅比较完整的人体内部结构图像，核磁共振成像技术就是通过识别水分子中氢原子信号的分布来推测水分子在人体内的分布，进而探测人体内部结构的技术。

与用于鉴定分子结构的核磁共振谱技术不同，核磁共振成像技术改变的是外加磁场的强度，而非射频场的频率。

核磁共振成像仪在垂直于主磁场方向会提供两个相互垂直的梯度磁场，这样在人体内磁场的分布就会随着空间位置的变化而变化，每一个位置都会有一个强度不同、方向不同的磁场，这样，位于人体不同部位的氢原子就会对不同的射频场信号产生反应；

通过记录这一反应，并加以计算处理，可以获得水分子在空间中分布的信息，从而获得人体内部结构的图像。

核磁共振成像技术还可以与X射线断层成像技术（CT）结合为临床诊断和生理学、医学研究提供重要数据。

三、MRS技术

核磁共振探测是MRI技术在地质勘探领域的延伸，通过对地层中水分布信息的探测，可以确定某一地层下是否有地下水存在，地下水位的高度、含水层的含水量和孔隙率等地层结构信息。

目前核磁共振探测技术已经成为传统的钻探探测技术的补充手段，并且应用于滑坡等地质灾害的预防工作中，但是相对于传统的钻探探测，核磁共振探测设备购买、运行和维护费用非常高昂，这严重地限制了MRS技术在地质科学中的应用。

以上内容参考网络-磁共振

❾ 怎么用matlab求出磁共振图像的弛豫时间

固体在恒定磁场和高频交变电磁场的共同作用下，在某一频率附近产生对高频电磁场的共振吸收现象。在恒定外磁场作用下固体发生磁化，固体中的元磁矩均要绕外磁场进动。由于存在阻尼，这种进动很快衰减掉。但若在垂直于外磁场的方向上加一高频电磁...

❿ 纵向弛豫时间和横向弛豫时间分别是什么意思求高人指点！

横向弛豫是在横向xy平面上，磁矩由最大值逐渐消失的过程。也称T2弛豫。横向弛豫也需要很长时间，所以在横向磁矩衰减到 37％的时间。我们称为横向弛豫时间
纵向弛豫指90°射频脉冲后纵向磁化矢量由零增长到它的最大值的63%所需要的时间,又称他t1弛豫，T1弛豫时间是磁共振成像的重要成像参数之一。T1值长短反映在荧光屏上，显示为灰度明暗的差异，T1时间短呈亮的灰度，T1时间长则呈暗淡的灰度。