弛豫
物理學中的用語
弛豫是物理學用語,指的是在某一個漸變物理過程中,從某一個狀態逐漸地恢復到平衡態的過程。高能物理中,在外加射頻脈衝RF(B1)的作用下,原子核發生磁共振達到穩定的高能態后,從外加的射頻一消失開始,到恢復至發生磁共振前的磁矩狀態為止,這整個過程叫弛豫過程,也就是物理態恢復的過程。
其所需的時間叫弛豫時間。弛豫時間有兩種即t1和t2,t1為自旋一點陣或縱向馳豫時間,t2為自旋一自旋或橫向弛豫時間。
t1為自旋一點陣或縱向馳豫時間,縱向磁化強度恢復的時間常數T1稱為縱向弛豫時間(又稱自旋-晶格弛豫時間
縱向弛豫
處在穩定外磁場中的核自旋系統受到兩個作用,一是磁場力圖使原子核的磁矩沿著磁場方向就位,另一是分子的熱運動力圖阻礙核磁矩調整位置。最後磁矩與穩定磁場重疊並達到—個動平衡,此時沿磁場方向的磁化強度最大,而與磁場垂直方向的磁化強度平均為零。如果原子核系統再受到—個不同方向的電磁場作用,磁化強度就會偏離原來的平衡位置,產生與原磁場方向垂直的橫向磁化強度,同時與原磁場平行的縱向磁化強度也將減小。當這個電磁場去掉之後,核系統的不平衡狀態並不能維持下去,而要向平衡狀態恢復。人們把向平衡狀態恢復的過程稱為弛豫過程。原子核從激化的狀態回復到平衡排列狀態的過程叫弛豫過程。這個過程遵循指數變化規律,其時間常數稱為弛豫時間。弛豫過程所需的時間叫弛豫時間。即達到熱動平衡所需的時間。熱動平衡 即因熱量而導致的動態平衡。
橫向弛豫
磁共振加權(WI)成像,T1WI主要反映組織縱向弛豫的差別。我們還是以甲、乙兩種組織為例,假設這兩種組織質子密度相同,但甲組織的縱向弛豫比乙組織快(即甲組織的T1值短於乙組織)。進入主磁場後由於質子密度一樣,甲乙兩種組織產生的縱向磁化矢量大小相同(圖14a),90°脈衝后產生的宏觀橫向磁化矢量的大小也相同,我們先不去理會這種橫向磁化矢量,也不馬上檢測MR信號。射頻脈衝關閉后,甲乙兩種組織將發生縱向弛豫,由於甲組織的縱向弛豫比乙組織快,過一定時間以後,甲組織已經恢復的宏觀縱向磁化矢量將大於乙組織(圖14b)。由於接收線圈不能檢測到這種縱向磁化矢量的差別,必須使用第二個90°脈衝。第二個90°脈衝后,甲、乙兩組織的宏觀縱向磁化矢量將發生偏轉,產生宏觀橫向磁化矢量,因為這時甲組織的縱向磁化矢量大於乙組織,其產生的橫向磁化矢量將大於乙組織(圖14c),這時馬上檢測MR信號,甲組織產生的MR信號將高於乙組織(圖14d),這樣就實現了T1WI。在T1WI上,組織的T1值越小,其MR信號強度越大。
核磁測井主要通過研究岩石孔隙中流體的弛豫過程了解岩石的儲集特性。因此,弛豫時間是核磁測井研究的主要參數。