自旋(xuan)—晶(jing)格弛(chi)豫時(shi)間(jian)T1

由裸原(yuan)子(zi)核(he)組成的(de)樣(yang)品(pin)是不(bu)存(cun)在的，原(yuan)子(zi)核(he)總是在分(fen)子和原(yuan)子(zi)之(zhi)內(nei)。原(yuan)子(zi)核(he)和周圍(wei)環境(jing)有可以測(ce)量(liang)的(de)相(xiang)互作(zuo)用(yong)。首(shou)先考(kao)慮(lv)壹(yi)個(ge)磁(ci)化(hua)過(guo)程(cheng)，如(ru)圖1所示，把(ba)樣(yang)品(pin)置(zhi)於外磁(ci)場(chang)中，它是怎(zen)樣發(fa)生磁(ci)化(hua)的(de)呢(ne)？置(zhi)入前(qian)，核(he)基(ji)態自旋(xuan)能(neng)級是簡(jian)並的，即隱(yin)含著(zhe)磁(ci)能(neng)級。置入後(hou)，能(neng)級正負(fu)對(dui)稱劈裂形(xing)成(cheng)磁(ci)能(neng)級，即塞(sai)曼(man)能(neng)級。起(qi)初，各塞(sai)曼(man)能(neng)級上(shang)核(he)自旋數(shu)目(mu)相(xiang)等(deng)，這(zhe)對(dui)應(ying)“高(gao)自(zi)旋(xuan)溫度(du)"。然(ran)後(hou)，經(jing)過(guo)弛(chi)豫過(guo)程(cheng)逐步(bu)達(da)到(dao)負(fu)能(neng)級上(shang)核(he)自旋數(shu)目(mu)稍多(duo)而正(zheng)能(neng)級上(shang)核(he)自旋數(shu)目(mu)稍少(shao)，以滿(man)足玻(bo)耳(er)茲曼(man)分(fen)布(bu)的(de)熱(re)平(ping)衡(heng)狀(zhuang)態(tai)，此(ci)謂核(he)樣品(pin)B0所(suo)磁(ci)化(hua)。顯(xian)然(ran)核(he)自旋系(xi)統的(de)總能(neng)量(liang)是減(jian)少了(le)。可見(jian)磁(ci)化(hua)對(dui)核(he)自旋系(xi)統來說是壹(yi)個失(shi)能(neng)“降溫"過(guo)程(cheng)。

通(tong)常把(ba)原(yuan)子(zi)核(he)所在環境(jing)的(de)周(zhou)圍(wei)所(suo)有分(fen)子，不(bu)管(guan)是固體(ti)、液體(ti)或氣(qi)體，都(dou)概括地(di)用(yong)“晶(jing)格"代(dai)表(biao)。自(zi)旋(xuan)系(xi)綜與晶(jing)格之(zhi)間(jian)必(bi)須有某(mou)種形(xing)式(shi)的“熱(re)接(jie)觸"，它(ta)交(jiao)壹部分(fen)能(neng)量(liang)給(gei)晶(jing)格，才能(neng)“冷"到(dao)晶(jing)格溫(wen)度(du)，達(da)到(dao)熱(re)平(ping)衡(heng)，建立(li)起(qi)玻(bo)耳(er)茲曼(man)分(fen)布(bu)。

原(yuan)子(zi)、分(fen)子、離子(zi)的(de)振動(dong)和轉(zhuan)動(dong)，電子軌(gui)道運動(dong)和自旋(xuan)運動(dong)都會在核(he)自旋的(de)位(wei)置上(shang)產生壹(yi)個波動或起(qi)伏(fu)的電磁(ci)場(chang)，這(zhe)種波動的頻(pin)率和相(xiang)位(wei)是雜亂的。如(ru)果其(qi)中有某(mou)種頻(pin)率成分(fen)的電磁(ci)場(chang)，其(qi)能(neng)量(liang)子(zi)hv正(zheng)好(hao)與(yu)相(xiang)鄰(lin)的(de)塞(sai)曼(man)能(neng)級間距(ju)近(jin)似相(xiang)等(deng)，就(jiu)會誘發(fa)兩能(neng)級之間(jian)的(de)躍遷(qian)，且(qie)向(xiang)下躍(yue)遷(qian)占優勢。

通(tong)常晶(jing)格系(xi)統熱(re)容量(liang)比(bi)自旋(xuan)系統熱(re)容量(liang)大(da)的(de)多(duo)。自旋系統中(zhong)可以從(cong)晶(jing)格中(zhong)找(zhao)到(dao)與(yu)它(ta)匹(pi)配的(de)電磁(ci)場(chang)，把能(neng)量(liang)交(jiao)出(chu)去，使塞(sai)曼(man)能(neng)級上(shang)核(he)自旋數(shu)趨(qu)近(jin)於玻(bo)耳(er)茲曼(man)分(fen)布(bu)，以形(xing)成(cheng)靜磁(ci)化(hua)強(qiang)度(du)M0。M0壹(yi)旦受到(dao)擾(rao)動(dong)，偏離平(ping)衡(heng)位置(zhi)，在解(jie)除擾(rao)動(dong)後(hou)，Mz總是向(xiang)M0恢(hui)復．這(zhe)壹(yi)過(guo)程(cheng)是通(tong)過(guo)自(zi)旋—晶(jing)格相(xiang)互作(zuo)用(yong)進(jin)行的(de)，故(gu)叫做(zuo)自(zi)旋—晶(jing)格弛(chi)豫，描(miao)寫(xie)自旋(xuan)—晶(jing)格弛(chi)豫過(guo)程(cheng)長(chang)短(duan)的(de)特(te)征時(shi)間(jian)叫做(zuo)自(zi)旋—晶(jing)格弛(chi)豫時(shi)間(jian)(spin—1attice relaxation)，用(yong)T1表(biao)示。

T1短(duan)意味(wei)著(zhe)弛(chi)豫過(guo)程(cheng)快(kuai)，也(ye)意味(wei)著(zhe)晶(jing)格場(chang)中(zhong)有較強(qiang)的(de)適合與(yu)自(zi)旋系統交(jiao)換能(neng)量(liang)的(de)電磁(ci)場(chang)成分(fen)(頻(pin)率相(xiang)近(jin))。反之，T1長(chang)則(ze)意味(wei)著(zhe)晶(jing)格場(chang)中(zhong)這(zhe)種電磁(ci)場(chang)成分(fen)比(bi)較弱．對不(bu)同物質(zhi)，T1差(cha)別很大，從幾百(bai)ms到(dao)幾(ji)天．純(chun)水(shui)的T1＝3s．人(ren)體水的T1約(yue)在500 ms~1s範(fan)圍(wei)．固體(ti)中(zhong)T1很長，幾小時甚(shen)至(zhi)幾(ji)天。