核磁共振自由感应衰减信号(FID信号)核磁原理展示
核磁共振自由感应衰减信号(fid信号) 原理展示
自由感应衰减(free induction decay, fid)是核磁共振现象的表现形式。下面将对核磁共振中的自由衰减信号（fid）进行简要的介绍。
核磁共振设备中会使用若干种不同种类的线圈。主要包括：梯度线圈和射频线圈两种，下面简单介绍下射频线圈的功能。
射频线圈具有发射和接收两个基本功能，包括发射线圈本接收线圈。发射线圈的功能是向检测样品发射射频脉冲，使质子的纵向磁化强度矢量发生翻转。接收线圈的功能是接收样品的核磁共振信号。
自由感性衰减信号（fid）
这里以π/2脉冲为例，在x轴方向通过发射线圈发射π/2脉冲，在旋转坐标系内，脉冲结束时，纵向磁化强度矢量m0翻转到xoy平面内并位于y‘轴方向。这样在π/2脉冲以后，可以得到一个横向磁化强度矢量。mxy ，在xoy平面的运动是螺旋形衰减，见图1。若把发射线圈作为接受线圈，依据法拉第电磁感应定律可知，当旋转的 mxy穿过xoy平面内位于x轴上的接收线圈，引起拖过线圈磁通量的变化时，就可在接收线圈内产生一感应电动势（或感应电流），这个感应电动势或感应电流称为核磁共振信号。
图1.横向磁化螺旋式衰减
由于mxy是一个按正弦规律振荡、按指数规律衰减，所以接受的信号也是按正弦规律振荡，按指数规律衰减。信号变化如图2（a）。因此，这种按正弦规律振荡、按指数规律衰减的核磁共振信号习惯被称为自由感应衰减信号（free induction decay）
图2. fid信号波形
需要特别注意的是：由于mxy以角频率ω0绕外磁场转动，接收到信号的角频率也是ω0，即信号的频率与射频脉冲相等，也就是产生核磁共振的频率。当一个较小的纵向磁化强度矢量m0在π/2脉冲作用下翻转到xoy平面内，其产生的fid信号见图2（b），这说明fid信号的大小与π/2脉冲停止后，mxy初始大小或π/2脉冲作用前纵向磁化强度大小有关，mxy越大，同一时刻产生的fid信号越强。
fid信号是强度随时间的变化波形，经傅立叶变换后偶可得到核磁共振信号强度随频率ν变化的波形，即核磁共振谱，如图3，图中ν0为共振频率。
图3
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图4.偏振状态下的fid信号
图5.接近共振状态下的fid信号
图6.共振状态下的fid信号
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核磁共振设备中会使用若干种不同种类的线圈。主要包括：梯度线圈和射频线圈两种，下面简单介绍下射频线圈的功能。
射频线圈具有发射和接收两个基本功能，包括发射线圈本接收线圈。发射线圈的功能是向检测样品发射射频脉冲，使质子的纵向磁化强度矢量发生翻转。接收线圈的功能是接收样品的核磁共振信号。
自由感性衰减信号（fid）
这里以π/2脉冲为例，在x轴方向通过发射线圈发射π/2脉冲，在旋转坐标系内，脉冲结束时，纵向磁化强度矢量m0翻转到xoy平面内并位于y‘轴方向。这样在π/2脉冲以后，可以得到一个横向磁化强度矢量。mxy ，在xoy平面的运动是螺旋形衰减，见图1。若把发射线圈作为接受线圈，依据法拉第电磁感应定律可知，当旋转的 mxy穿过xoy平面内位于x轴上的接收线圈，引起拖过线圈磁通量的变化时，就可在接收线圈内产生一感应电动势（或感应电流），这个感应电动势或感应电流称为核磁共振信号。
图1.横向磁化螺旋式衰减
由于mxy是一个按正弦规律振荡、按指数规律衰减，所以接受的信号也是按正弦规律振荡，按指数规律衰减。信号变化如图2（a）。因此，这种按正弦规律振荡、按指数规律衰减的核磁共振信号习惯被称为自由感应衰减信号（free induction decay）
图2. fid信号波形
需要特别注意的是：由于mxy以角频率ω0绕外磁场转动，接收到信号的角频率也是ω0，即信号的频率与射频脉冲相等，也就是产生核磁共振的频率。当一个较小的纵向磁化强度矢量m0在π/2脉冲作用下翻转到xoy平面内，其产生的fid信号见图2（b），这说明fid信号的大小与π/2脉冲停止后，mxy初始大小或π/2脉冲作用前纵向磁化强度大小有关，mxy越大，同一时刻产生的fid信号越强。
fid信号是强度随时间的变化波形，经傅立叶变换后偶可得到核磁共振信号强度随频率ν变化的波形，即核磁共振谱，如图3，图中ν0为共振频率。
图3
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