1. 核磁共振

2. 一 核磁共振现象
 核——原子核
 磁——磁场
 核磁共振（NMR）——原子核在磁场中的
响应
 为什么原子核在磁场中会发生响应呢？
 （核有磁性）

3. （一）核有磁性
 核由质子和中子组成；
 质子带正电，中子不带电；
 所以，原子核带正电的。
 另外，有些核具有内秉角动量（自旋）。
 奇数核子
 奇数原子序数，偶数核子
 因而核有磁性。

4.  磁矩
 描述磁场强度与方向的矢量
 

  P


自旋角动量；
P

旋磁比，每个核都有一特定的值。
有正有负，核磁矩的方向与其有关。

5. （二）没有外磁场作用
单个磁矩随机取向；
系统宏观上没有磁性。

6. （三）静磁场作用单个自旋
 要受力矩作用，
表现：
 （1）原子核吸
收能量，磁矩取
向变化（极化）；

7.  （2）磁矩绕静磁
场Ｂ0 静动(与陀
螺在重力场中发生
进动类似)。
 进动频率
（Larmor频率)
 0  B0

8. （四）静磁场作用整个自旋系统
整个自旋系统被磁化
 产生宏观磁化量M0
 （M0的变化过程是
核磁测井观测对象）

9. （五）垂直方向上施加交变磁场
 在垂直Ｂ0方向上加交
变磁场，频率
ω=ω0=γB0
 发生核磁共振吸收现
象。也就是 M被扳
倒。 
90
 脉冲，M扳倒90
度 
180
 脉冲，M扳倒180
度

10. （六）交变磁场作用后—弛豫
 磁化矢量朝Ｂ0
方向恢复，使核
自旋系统从非平
衡分布恢复到平
衡分布。
 纵向弛豫T1
 横向弛豫T2

11. 1 纵向弛豫/T1
 非平衡态磁化矢量的
纵向分量恢复到初始
磁化矢量M0的过程
 弛豫速率1/T1  Mz是以1/T1的
 弛豫时间T1 速率按指数恢复
 磁能级粒子数发生变 到Z方向的初
化，自旋体系能量也 值。 t
要发生变化，自旋与 
晶格交换能量，又称 M z (t )  M 0 (1  e T1
)
自旋-晶格弛豫。

13. 2 横向弛豫/T2
 非平衡态磁化矢量的水
平分量Mxy衰减至零的
过程  横向弛豫按指
 弛豫速率1/T2 数衰减
 弛豫时间T2
t

 磁化矢量进动相位从有
序分布趋向无规则分布， M  M 0e T2
自旋体系内部相互作用，
自旋与晶格不交换能量，
又称自旋-自旋弛豫。

15. 二 核磁共振测井
 （一）核磁共振信号测量
 （二）核磁共振测井仪
 （三）核磁共振测井过程与特点

16. （一）核磁共振信号测量
 1.自由感应衰减法
 2.自旋回波法
 3.反转恢复法（测T1）

17. 1.自由感应衰减法
 自由感应衰减的核心是利用某种方法
使与静磁场B0平行的核磁化强度M0扳转
90度以激发自由进动信号。
 （1）射频脉冲法
 （2）预极化法

18. （1）射频脉冲法
 用一个90度射频脉冲使原来沿
静磁场方向的磁化矢量扳转90度，
然后进行观测，得到的信号即是
自由感应衰减信号（或FID信号）
（早期的斯仑贝谢核磁测井仪器
采用此种方法）

19. （2）预极化法
 在稳定磁场B0的垂直方向上加一较强的预极化
磁场Bp，由于极化磁场很强，最初沿稳定磁场建
立起来的平衡态磁化强度M0会发生偏转而沿总场
的方向取向。(Mp)
 如果极化时间足够长，Bp>>B0，所以Mp近似
与M0方向垂直。这时突然撤去Bp，因时间很短，
Mp绕B0进动（w0),由于驰豫，在进动的同时，纵
向分量恢复到平衡态的M0，而横向分量将按有效
横向驰豫时间T2*确定的速率衰减。

20. t
M p  M p 0 exp( )
*
T
2
1 1 B0
*
 
T2 T2 2
 这时在垂直于B0方向上探测，在接收
线圈中可以观测到一个频率为W0变化的自
由进动信号。（俄罗斯现代核磁测井仪器
采用此种方法）

21.  自由感应衰减法所使用的静
磁场B0都是采用的大地地磁场，
因而产生的信号很弱。

22. 2 自旋回波法
 现代核磁信号的测量采用（CMR,MRIL,MREx）
 CPMG脉冲
(90 ) x 
  (180 ) y    ECHO 
  (180 ) y    ECHO
测量过程：极化-扳倒 - 失相 - 重聚 - 测量
-再失相-再重聚-再测量
．．．