ara excitar un sistema de espín se puede exponer a los espines a una onda electromagnética continua de la frecuencia adecuada. Sin embargo, el método más comúnmente elegido para la excitación de los núcleos atómicos en un campo magnético es aplicar ondas de radio (RF) de alta intensidad durante un período corto de tiempo (resonancia magnética pulsátil).
La frecuencia de estas ondas de RF debe ser igual o cercana a la frecuencia de Larmor de los núcleos. Desde el punto de vista de un sistema de coordenadas en rotación (Figura 02-12, arriba), esto da lugar a una rotación de la magnetización fuera de la dirección del campo externo (Figura 02-12 central e inferior).
Figura 02-12:
Superior: En equilibrio, hay un momento magnético estacionario, M₀, dirigido en el sentido de B₀.
Centro: Después de ser expuesto a un pulso de RF, a una frecuencia adecuada, la magnetización (M₀) se mueve fuera de su estado de equilibrio; en este caso el pulso desvió M₀ en 90° y por lo tanto se denomina pulso de 90°.
Inferior: Si se aplica un pulso con el doble de duración se obtiene un pulso de 180° que invierte la magnetización.
Para entender esto tenemos que recordar que los espines con frecuencia de resonancia estarán estacionarios en el marco de referencia de rotación, lo que implicaría que el campo magnético efectivo del mismo sería de intensidad cero. Por lo tanto el único campo que afecta a los espines será el campo B₁, que es el campo creado por el pulso de RF. Los espines giran en referencia a B₁ de la misma manera que giran con respecto a B₀ dentro del marco de referencia estacionario.
En otras palabras, antes del pulso de RF los espines giran en sintonía con B₀ que está alineado con respecto al eje z (Figura 02-12 superior). En este punto no hay magnetización neta en ninguna dirección en el plano x'-y'. El pulso de RF provocará una inclinación de la magnetización neta fuera del eje z hacia los ejes x'e y' del marco de rotación.
Tras el pulso los espines siguen precesando sobre B₀, pero su precesión ya no es al azar sino que precesan en fase y se produce una magnetización neta en el plano x'-y'. Esta magnetización se alinea en el eje y' después de un pulso de 90° a lo largo de x'.
Para una intensidad de RF dada el ángulo de pulso viene determinado por la duración del pulso de RF. La duración de un pulso de 180° será el doble que la de un pulso de 90°. La Figura 02-12 (centro) muestra la situación para un pulso de 90°, la Figura 02-12 (inferior) muestra el ejemplo para un pulso de 180° que provoca una inversión de la magnetización (flechas verdes).
En el marco estándar de referencia estacionario tenemos ahora un componente de magnetización que gira a la frecuencia de Larmor perpendicularmente a B₀ (que consideramos magnetización longitudinal) en el plano x'-y' (magnetización transversal). De acuerdo con la ley de inducción de Faraday, esta magnetización transversal puede inducir una corriente en la bobina receptora que rodea nuestra muestra.
Cuando el pulso de excitación se detiene los espines empiezan a regresar a su equilibrio y emiten una señal. La señal que se recibe de una muestra homogénea en un campo magnético homogéneo típicamente aparece como se muestra en la Figura 02-13a. Se llama Decaimiento de inducción libre (Free Induction Decay o FID) del sistema y se parece a una oscilación amortiguada.
Si el campo magnético no es homogéneo las diferentes partes de la muestra se ven sometidas a distintas intensidades de campo y por tanto tendrán diferentes frecuencias de Larmor, produciéndose un FID más complejo (Figura 02-13b).
Figura 02-13:
Decaimiento de inducción libre (FID) de (a) una muestra de agua pura, y (b) una muestra de agua que contiene componentes adicionales. Generalmente, los FID son mucho más complejos que lo que se muestra en estos ejemplos (SI = intensidad de señal; t = tiempo).
|
|
|---|