核磁共振新技术
核磁共振MRCP成像原理及成像技术
核磁共振MRCP成像原理及成像技术1. 引言1.1 核磁共振MRCP成像原理及成像技术介绍核磁共振胆总管成像（MRCP）是一种非侵入性的影像学检查技术，用于评估胆总管、胰腺和周围结构的病变。
MRCP成像原理基于核磁共振技术，利用磁场和无损伤的无线电波来生成高分辨率的图像。
MRCP成像技术是通过获取人体组织内的氢原子对磁场的响应，进而形成影像。
核磁共振原理可以简单概括为在强磁场中对氢原子施加无线电波，使其发生共振，然后监测其回放的信号来获取结构信息。
在MRCP成像中，成像参数的设置对于获得高质量的影像至关重要。
对于不同的组织和病变，需要调整磁场强度、脉冲序列、分辨率等参数以实现最佳的成像效果。
成像过程包括对患者进行定位、选择适当的成像平面、对病灶进行扫描等步骤。
通过精确的操作和设备控制，可以获得清晰详细的MRCP图像，帮助医生做出准确诊断。
MRCP技术在胆道疾病、胰腺疾病、胆囊结石等疾病的诊断中具有重要应用价值。
通过MRCP成像，医生可以实现对患者的无创全面检查，提高诊断准确性和治疗效果。
2. 正文2.1 核磁共振原理核磁共振原理是核磁共振成像技术的基础，通过核磁共振现象来获取人体组织的影像信息。
核磁共振是利用核自旋磁矩在外加磁场和射频场的作用下产生共振吸收信号的物理现象。
在外加静态磁场的作用下，人体组织中的原子核自旋会发生进动运动，而外加射频脉冲的作用下，核自旋将吸收射频能量并发生共振。
根据核自旋的回弹过程，可以得到不同组织中核自旋的信号强度和位置信息，最终形成图像。
核磁共振原理的基本思想是利用人体组织中的氢原子核的信号来生成影像，因为人体组织中水分子中的氢原子核含量较高，因此核磁共振成像主要是对水分子中的氢原子核进行成像。
不同组织中的水分子分布不同，因此在核磁共振图像中显示出不同的信号强度和对比度，从而可以明显地区分不同组织类型。
核磁共振原理的优势在于其非侵入性、高分辨率和多重成像方式，可以在不影响人体健康的前提下获取高质量的影像信息，对于临床诊断和研究具有重要意义。
核磁共振成像技术的最新进展
核磁共振成像技术的最新进展在现代医学领域，核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）技术无疑是一项至关重要的诊断工具。
它能够为医生提供人体内部结构的详细图像，帮助诊断各种疾病，从神经系统问题到心血管疾病，从肿瘤到肌肉骨骼损伤等。
近年来，核磁共振成像技术取得了显著的进展，这些进展不仅提高了图像质量和诊断准确性，还拓展了其应用范围。
一、硬件方面的改进磁场强度是核磁共振成像的关键因素之一。
更高的磁场强度可以提供更高的分辨率和更好的图像对比度。
目前，临床上已经广泛应用了30T 的磁共振设备，甚至一些研究机构已经开始探索 70T 及以上的超高场强设备。
然而，随着磁场强度的增加，也带来了一些挑战，如磁场不均匀性、射频能量沉积等问题。
为了解决这些问题，研究人员不断改进磁体设计和射频线圈技术。
梯度系统的性能也得到了显著提升。
更快的梯度切换率和更高的梯度强度能够实现更快速的成像，减少扫描时间，同时提高图像的空间分辨率。
这对于动态成像，如心脏成像和脑功能成像等，具有重要意义。
此外，探测器技术的进步也为核磁共振成像带来了新的机遇。
新型的探测器能够更灵敏地检测到磁共振信号，从而提高图像的信噪比，使图像更加清晰。
二、成像序列和技术的创新并行成像技术是近年来的一个重要突破。
它通过同时使用多个接收线圈来采集信号，可以大大缩短扫描时间，同时保持图像质量。
例如，敏感度编码（SENSE）和同时采集空间谐波（SMASH）等技术已经在临床上得到了广泛应用。
压缩感知技术的出现也为核磁共振成像带来了变革。
该技术利用图像的稀疏性，通过采集少量的数据来重建高质量的图像，从而显著减少扫描时间。
这对于那些难以长时间保持静止的患者，如儿童和重症患者，尤为重要。
扩散张量成像（DTI）和扩散峰度成像（DKI）等技术则为研究大脑白质纤维束和微观结构提供了更有力的工具。
它们可以帮助医生更好地诊断神经系统疾病，如多发性硬化症和脑肿瘤等。
核磁共振技术的进展及应用前景
核磁共振技术的进展及应用前景随着科技的不断迭代和升级，各种新型技术层出不穷。
而核磁共振技术（NMR）作为一种重要的科学研究工具，已经得到广泛应用，特别是在生命科学和医学领域。
本文将从了解NMR的基本原理开始，梳理其在科学研究和医学应用方面的一些进展，以及它未来的发展趋势。
一、NMR基本原理核磁共振技术是一种基于磁共振现象的分析方法，其理论基础主要建立在两个方面：核自旋和外磁场。
不同的原子核有不同的能量状态或自旋取向，而这两种状态之间的能量差可以通过较强的磁场加热来实现，使核从基态跃迁到激发态。
当外磁场作用于原子核时，会引起围绕原子核的电子的磁场产生反应，从而改变电子环能级，使原子核有不同的磁矩，这种状态称为核磁共振。
通过核磁共振技术可以对固体、液体和气体等样品进行分析。
在这个过程中，将样品放置在一个较强的磁场中，然后用一些无线电波去激发原子核，激发后的原子核会在不同的时间段内逐渐回复到基态，过程中会发出一些电磁波。
这些电磁波可以通过一系列的电子设备进行检测和处理，从而得出样品的性质和组成。
二、NMR在科学研究中的应用1、物理化学方面核磁共振技术在物理化学研究方面发挥着重要的作用。
在材料学领域中，通过核磁共振技术可以了解物质的结构、动力学和几何构型，更加深入的了解材料的性质和特点。
例如，核磁共振技术可以帮助科学家更好的研究分子内部结构，从而对新型材料的制备、催化反应和超导材料等方面进行更深入的研究。
2、生命科学方面在生命科学和医学领域，核磁共振技术是一种非常有用的实验方法。
例如，在生物医学领域中核磁共振技术可以用于研究新药物和其它生物分子间的相互作用；在组织学领域中也可以通过核磁共振技术来研究组织中的细胞组分，从而更好的理解生物物质的组成和结构。
三、NMR在医学领域的应用1、诊断核磁共振技术在医学领域中的应用主要是用于诊断和治疗。
在医学成像方面，核磁共振技术可以生成高清晰度的图像，进而了解病变对组织结构的影响情况，给医师提供更全面的诊断信息。
MRI成像技术的进展及临床应用
MRI成像技术的进展及临床应用磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)是基于核磁共振现象的成像技术, 20世纪70年代被引入到医学领域并用于人体成像。
30多年的时间里,MRI得到迅速开展,硬件设备和成像技术不断更新。
主磁场、梯度系统、射频系统功能的改良,多通道、多采集单元、并行采集等技术的应用,使MRI设备整体水平明显提升,成像速度明显加快。
近几年,超高场MRI在脑功能成像、频谱成像、白质纤维束成像、心脏检查、冠心病诊断、腹部等脏器的检查得到了广泛应用[1]。
1磁共振血管成像磁共振血管成像(magnetic resonance angiography,MRA)是一种无创性血管成像技术,利用血管内血液流动或经外周血管注入磁共振比照剂显示血管结构,还可提供血流方向、流速、流量等信息,已经成为常规检查技术。
MRA技术主要有时间飞跃法( time offligh,t TOF)、相位比照法(phase contras,t PC)和比照增强MRA(CE-MRA)。
TOF法是临床上应用最广泛的MRA方法,该技术基于血流的流入增强效应,常用形式有2D TOFMRA和3D TOFMRA。
2D TOFMRA采用较短的重复时间(repetition time, TR)和较大的反转角,背景组织信号抑制较好,有利于静脉慢血流的显示,多用于颈部动脉和下肢血管的检查。
3D TOFMRA空间分辨率更高,流动失相位相对较轻,受湍流的影响相对较小,多用于脑部动脉的检查[2]。
PCMRA是利用流动所致的宏观横向磁化矢量的相位变化来抑制背景、突出血流信号的一种方法,包括2D PCMRA、3D PCMRA和电影(cine) MRA。
与TOFMRA比拟,PCMRA在临床应用相对较少,主要用于静脉性病变的检查和心脏及大血管血流分析。
CE-MRA是经外周静脉团注比照剂Gd-DTPA后,利用比照剂使血液的T1值明显缩短,然后利用超快速且权重很重的T1WI序列(3D fastTOF SPGE,反转角>45°)进行成像。
新型核磁共振技术
新型核磁共振技术核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，简称 NMR）是一种能够测量物质内部结构和属性的非常有效的方法。
最早的核磁共振技术主要应用于化学领域中，用来确定分子的结构。
但随着科技的发展，它早已超出了化学范畴，现在已广泛应用于医学、材料科学、地质学和生物技术等各个领域。
近些年来，随着核磁共振技术的不断发展，新型核磁共振技术不断涌现，它们的应用越来越广泛，让科学家们有了更多的研究手段，也给我们的生活带来了许多福利。
下面，本文将介绍一些新型核磁共振技术。
波谱相干算法波谱相干算法（Spectral coherence algorithm，简称 SCORING）是近年来新型核磁共振技术中一种十分重要的技术。
它是一种针对不均相核磁共振谱（heteronuclear NMR spectra）信号的处理算法，其目的是鉴别出化学位点，并且不受亚相和耦合影响。
对于许多药物来说，确定化学位点的难度非常大，这就是SCORING 得以应用的原因之一。
通过这种新型技术，科学家们可以更加精准地确定药物的结构和性质，从而为药物的研制提供更加可靠的依据。
四极谐振器四极谐振器（Quadrupolar Resonance，简称 QR）是一种新型的核磁共振技术，它可以非常有效地检测非晶态物质中的核磁共振信号。
对于许多重要的非晶态物质，如橡胶、聚合物等，以往的核磁共振技术难以直接检测这些物质中的核磁共振信号，因此它们的研究进展缓慢。
但具有四极谐振器的新型核磁共振技术却可以非常好地解决这个问题，达到了直接检测非晶态物质中的核磁共振信号的目的，从而使得非晶态物质的研究有了更多的突破。
高场核磁共振高场核磁共振技术，或称高场磁共振技术，是一种目前最高水平的核磁共振技术。
与传统的低场核磁共振技术不同，高场核磁共振技术使用强磁场作为激发源，可以大大提高检测灵敏度和分辨率。
高场核磁共振技术广泛应用于材料、化学、生物医学和工业等领域。
MRI磁共振扫描技术
肿瘤筛查
MRI在肿瘤筛查中具有重要价值， 能够发现早期肿瘤，提高肿瘤的
检出率。
科学研究案例
神经科学研究
MRI技术用于神经科学研究，探索大脑结构和功 能的关系，研究认知和行为过程。
生物医学研究
MRI技术用于生物医学研究，如研究药物作用机 制、生理和病理过程等。
动物研究
MRI技术也广泛应用于动物研究，如研究动物行 为、动物疾病等。
MRI磁共振扫描技术
目录
Contents
• MRI磁共振扫描技术概述 • MRI磁共振扫描技术的应用领域 • MRI磁共振扫描技术的优势与局限
性
目录
Contents
• MRI磁共振扫描技术的未来发展 • MRI磁共振扫描技术的实际案例
01 MRI磁共振扫描技术概述
定义与特点
定义
磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，简称MRI）是一种利用磁场和 射频脉冲使人体组织产生共振，通过检测共振信号以形成图像的医学影像技术。
其他领域案例
安全检查
MRI技术用于安全检查，如机场行李 检查、金属探测等，能够检测出隐藏 的物品和违禁品。
考古学
MRI技术用于考古学，可以无损地检 测文物内部结构，为文物鉴定和保护 提供依据。
THANKS
分子成像
利用磁共振成像的分子特 异性，开发新型分子探针， 实现分子水平的疾病诊断 和治疗监测。
成本降低与普及化
降低设备成本
通过技术创新和规模化生产，降 低磁共振成像设备的制造成本， 使其更容易被广大医疗机构所接
受。
简化操作和维护
优化磁共振成像系统的操作和维护 流程，降低运营成本，提高设备的 可靠性和稳定性。
核磁共振技术在医学中的新进展
核磁共振技术在医学中的新进展在现代医学的领域中，核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，简称 NMR）技术宛如一颗璀璨的明星，为疾病的诊断和治疗带来了前所未有的突破。
这项技术以其非侵入性、高分辨率和多参数成像的特点，成为了医学影像学中不可或缺的重要工具。
近年来，随着科技的不断进步，核磁共振技术在医学中的应用也取得了许多令人瞩目的新进展。
核磁共振技术的基本原理是利用原子核在强磁场中吸收和释放能量的特性来获取人体内部的信息。
人体内的氢原子含量丰富，而核磁共振主要就是对氢原子的信号进行检测和分析。
当人体被置于强磁场中时，氢原子核会发生共振现象，通过接收和处理这些共振信号，我们就能够构建出详细的人体内部结构和组织的图像。
在新进展方面，首先要提到的是高场强核磁共振技术的发展。
以往常见的核磁共振设备磁场强度多在 15T 到 30T 之间，而如今，70T 甚至更高场强的核磁共振设备已经逐渐投入临床应用。
更高的场强意味着能够获得更高的图像分辨率和更好的对比度，从而能够更清晰地显示微小的病变和组织结构。
例如，在神经系统疾病的诊断中，高场强核磁共振可以更精确地检测到脑部的细微病变，如早期的阿尔茨海默病、帕金森病等。
功能核磁共振成像（fMRI）技术的进步也是一大亮点。
fMRI 可以实时监测大脑在进行各种活动时的血液流动和代谢变化，从而反映出大脑的功能状态。
这使得我们能够深入了解大脑的认知、情感和感觉等功能，为神经精神疾病的诊断和治疗提供了重要的依据。
比如，通过 fMRI 研究，我们可以发现抑郁症患者在面对特定刺激时大脑活动模式的异常，从而为治疗方案的制定提供个性化的指导。
除了在神经系统领域，核磁共振技术在心血管系统的应用也有了新的突破。
心脏核磁共振成像（CMR）技术可以全面评估心脏的结构、功能和心肌灌注情况。
新的成像序列和技术使得 CMR 能够更准确地诊断心肌病、冠心病等心血管疾病，并且能够对心脏的功能进行定量分析，为治疗效果的评估提供了有力的手段。
新型核磁共振技术在医学影像中的应用
新型核磁共振技术在医学影像中的应用核磁共振技术是一种非侵入性的成像技术，在医学影像领域中得到越来越广泛的应用。
随着技术的不断创新与发展，新型核磁共振技术在医学影像中的应用已经展现出了巨大的潜力。
下文将从以下几个方面，介绍新型核磁共振技术在医学影像中的应用。
一、新型核磁共振技术的优势传统的核磁共振技术在成像方面有一定的局限性，例如：图像分辨率较低、扫描速度较慢等。
但是，新型核磁共振技术的出现，解决了这些问题。
例如，高场核磁共振技术采用高磁场强度进行成像，可以提高图像的分辨率和信噪比，获得更准确的结构信息。
另外，新型核磁共振技术还包括磁共振弥散张量成像、谱成像等，这些技术的出现使得医学影像的应用领域更加广泛，为医生提供了更多的参考依据。
二、新型核磁共振技术在神经影像学中的应用神经影像学是核磁共振技术的一个重要应用领域。
结合新型核磁共振技术的优势，我们可以更加准确地观察和诊断一些神经系统疾病，例如：脑损伤、帕金森综合症等。
其中，磁共振弥散张量成像技术可以通过对水分子进行测量，获取细胞间的扩散情况，用于诊断白质损伤、脑卒中等疾病。
同时，谱成像技术可以用于诊断帕金森综合症、阿尔茨海默病等疾病，它可以通过检测不同组织中的代谢产物来确定它们的存在，并提供更加准确的信息。
三、新型核磁共振技术在心脏影像学中的应用心脏影像学是核磁共振技术的另一个重要应用领域。
传统的核磁共振成像技术在心脏影像学方面存在局限性，例如：扫描时间过长、图像质量不佳等问题。
而采用新型核磁共振技术，这些问题可以得到解决。
例如，心脏磁共振造影技术可以通过对注射的对比剂进行追踪，对心脏的血流情况进行观察，用于诊断冠心病、心肌炎等疾病。
同时，磁共振弥散成像技术可以用于检测心肌的组织状态，如心肌梗塞后的组织变化等，为临床医生提供更加准确的诊断依据。
四、新型核磁共振技术在肿瘤影像学中的应用肿瘤影像学是核磁共振技术的重要应用领域之一。
新型核磁共振技术的应用，可以更加准确地诊断和治疗肿瘤疾病。
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只有当I ＞ 0时，才能发生共振吸收，产生共振信号。
说 明： I为核自旋量子数也简称核自旋，其数值随核而异。
（1）核内质子数和中子数都为偶数时，I=0，观察不到核磁共振现象
（2）核内质子数和中子数均为奇数时，I为正整数。
（3）核内质子数中子数一奇一偶时，I为半整数。
后两类是核磁共振研究的主要对象。
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
4
12位因对核磁共振的杰出贡献而获得 诺贝尔奖科学家
•
1944年
I.Rabi
•
E= H0 两种取向对应两个能级：
当 与H0同向时， E= - H0； 当 与H0反向时， E= ﹢H0
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12
核磁矩在外磁场中的能级分布
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13
两能级差为：
E=E2-E1=2 H0
将式代入得： E＝ hH0 2
2)、拉摩进动(Lamor)
在外磁场旋转的原子核，
其自旋轴与外磁场方向之间有 一倾角。外磁场的作用使核磁 受到一个垂直核磁矩的扭力， 这样原子核就围绕外磁场的方 向回旋，犹如在重力场中运动 的陀螺。这种运动方式称为拉 摩进动。
N
Z（7）
偶-奇
I为整数
有共振吸收
8
半数以上的原子核具有自旋，旋转时产生一小磁场。当加一外磁 场，这些原子核的能级发生分裂，这一物理现象称为塞曼效应。
在外磁场B0中塞曼分裂图：
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9
2、原子核的核磁矩
核自旋产生磁场，其方向由右手定则确定，如图 所示。核磁矩由下式确定：
P
式中： 为磁旋比。不同的 核，其值不同； 为核磁矩； P为自旋角动量
2) 对于同一种原子核来说， 值一定，共振频率随外磁场H0 而改变。
从式中可知道，观察核磁共振吸收的方法有两种：固定磁场 强20度20/1H2/20而改变频率，称为扫频法；固定电磁波频率而改1变6 磁场强度H0 ，称之为扫场法。
4、弛豫过程
1H的磁性核在电磁波的作用下，能级分裂为二。根据
Boltzmann分配定律，处在低能级的原子核数目占有微弱的优 势。如在外磁场（60MHz), 温度为27℃时，两个能级上氢 核数目N之比为：
•
1991年
R.R.Ernst
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5
核磁共振原理
核磁共振光谱：
以频率为兆赫级、波长很长、能量很低的电磁波照射 分子，电磁波能与暴露在强磁场中的磁性核相互作用， 引起磁性核在外磁场中发生磁能级的共振跃迁而产生吸 收信号。与其他光谱方法一样，属于波谱分析。
§1 原子核的磁性 1、原子核的自旋
如果在磁场的垂直方向加一个射频场，当射频
场的能量h 电满足条件：
h电＝E＝
hH0
2
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15
电
H0
2
即
电l
hH0 2
v 2Bo 或 Bo
核子从射频场中吸收能量hv从低能级跃迁到高能级， 发生核磁共振吸收。
原子核在外磁场中吸收特定频率电磁波的现象称为核磁共振。
公式的意义：
1) 对于不同的原子核，由于磁旋比不同，发生共振的条件 不同。
1952年
F.Block
•
1952年
E.M.Purcell
•
1955年
mb
•
1955年
P.Kusch
Hale Waihona Puke •1964年C.H.Townes
•
1966年
A.Kastler
•
1977年
J.H.Van Vleck
•
1981年
N.Bloembergen
•
1983年
H.Taube
•
1989年
N.F.Ramsey
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7
I 的取值可用下面关系判断：
质量数（A）
奇数 偶数
例如：
原子序数（Z） 自旋量子数（I）
奇数或偶数 半整数 n + 1/2。n = 0,1,2,…
奇数
整数
偶数
0
A（1）
H
Z（1）
奇-奇
I为半整数（1/2）
有共振吸收
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A（12）
C
Z（6） 偶-偶
I=0
无
A（14）
2
h
的整数倍，
H0
Mi=
1 2
E1=﹢H0
E
E
Mi=
1 2
E2=﹣H0
图2 1H 在外磁场中的取向能级
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11
以1H核 为例，无外磁场 H0作用，排列是随机的， 磁性相互抵消；加上外磁场H0时， 1H有序排列。排 列方式有(2I+1 , I=1/2 )种，即两种取向，分别对应 两个自旋量子数Mi=1/2。 外磁场 H0与核的作用能:
核磁共振新技术及其应用
• 核磁共振概述 • 核磁共振新技术及应用
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1
概述
•
核磁共振的方法与技术作为分析物质的手段 ，由于其可深
入物质内部而不破坏样品 ，并具有迅速、准确、分辨率高等优
点而得以迅速发展和广泛应用 ，已经从物理学渗透到化学、生
物、地质、医疗以及材料等学科 ，在科研和生产中发挥了巨大
P2h I(I1)2hI
将式代入：得到： hI 2
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图1 核磁产生磁场的方向
10
3、核磁在外磁场中的行为
1）核磁与外磁场H0之间的作用能
P是空间量子化的，在坐标Z轴上的分量Pz取分立的
值：
Pz
h
2
m
式中：m是原子核的磁量子数，其值等于﹣I, I+1,…I-1,
I。故能取(2I+1)个值Pz的各个值相相差 因此是不连续的，是空间量子化的。
作用 。
•
核磁共振是1946年由美国斯坦福大学布洛赫(F.Bloch)和哈
佛大学珀赛尔(E.M.Purcell)各自独立发现的，两人因此获得
1952年诺贝尔物理学奖。60多年来，核磁共振已形成为一门有
完整理论的新学科。
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2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
原子核由质子和中子组成，与核外电子一样存在自旋。 原子核绕 轴自身作旋转运动，产生自旋角动量P。由 量子2力020/学12/2计算，P的绝对值由核自旋量子数I决定。 6
P2h I(I1)
式中：h是普朗克常数, 6.62410-34J/S
I是核的自旋量子数,
In 2
I = 0， P=0， 无自旋，不能产生自旋角动量，不
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图3、(a)自旋陀螺在重力 场中的进动工(b)自旋原 子核在外磁场中的进14 动
进动角频率： l H0 ，进动线频率： l
l 2
将式代入得：
l
2
H0
3）核磁共振的条件
量子力学选律可知，只有m = 1的跃迁，才是 允许跃迁，所以相邻两能级之间的能量差：
E=E2-E1=2 H0