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1H的自旋量子数是I=1/2，所以自旋磁量子数m=±1/2，即氢原子核在外磁场中应有两种取向。1H的两种取向代表了两种不同的能级，在磁场中，m=1/2时，E=-μB0，能量较低，m=-1/2时，E=μB0，能量较高，两者的能量差为ΔE=2μB0。
式①，式②阐明：处于低能级的1H核吸收E射的能量时就能跃迁到高能级。也即只有当电磁波的辐射能等于lH的能级差时，才能发作1H的核磁共振。
E射=hν射=ΔE=hν0 ②因此1H发作核磁共振的条件是有必要使电磁波的辐射频率等于1H的进动频率，既符合下式。
ν射=ν0=γB0/2π ③由式③可知：要使ν射=ν0，能够采用两种办法。一种是应强度，逐步改动电磁波的辐射频率ν射，进行扫描，当ν射与B0匹配时，发作核磁共振。另一种办法是固定辐射波的辐射频率，然后从低场到高场，逐步改动B0，当 B0与ν射匹配时，也会发作核磁共振。这种办法称为扫场。—般仪器都采用扫场的办法。固定磁在外磁场的作用下，有较多1H倾向于与外磁场取顺向的摆放，即处于低能态的核数目比 处于高能态的核数多，但由于两个能级之间 能差很小，前者比后者只占弱小的优势1H-NMR的讯号正是依靠这些弱小过剩的低能态核吸收射频电磁波的辐射能跃迁到高档而产生的。如高能态核无法回来到低能态，那么随着跃迁的不断进行，这种弱小的优势将进一步减弱直到消失，此时处于低能态的1H核数目与处于高能态核数目逐步趋于相等，与此同步，PMR的 讯号也会逐步减弱直到消失。上述这种现象称为饱满。
1H核能够通过非辐射的方法从高能态转变为低能态，这种进程称为弛豫（relaxation），正是 因为各种机制的弛豫，使得在正常测验情况下不会呈现饱满现象。弛豫的方法有两种，处于高能态的核通过交替磁场将能量转移给周围的分子，即体系往环境开释能量，本身回来低能态，这个 进程称为自旋晶格弛豫。其速率用1/T1表示，T1称为自旋晶格弛豫时间。自旋晶格弛豫下降了磁性核的总体能量，又称为纵向弛豫。两个处在一定距离内，进动频率相同、进动取向不同的 核互相作用，交换能量，改动进动方向的进程称为自旋-自旋弛豫。其速率用1/T2表示，T2称为自旋-自旋弛豫时间。自旋-自旋弛豫未下降磁性核的总体能量，又称为横向弛豫。
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