Resonancia Magn�tica Nuclear

Cuando el momento magn�tico nuclear asociado con el esp�n nuclear se coloca en un campo magn�tico externo, a los diferentes estados de esp�n, le corresponden diferentes energ�as potenciales magn�ticas. En presencia de un campo magn�tico est�tico que produce una peque�a cantidad de polarizaci�n de esp�n, una se�al de radio frecuencia de la frecuencia apropiada puede inducir una transici�n entre estados de esp�n. Este "spin-flip" coloca algunos de los espines en su estados de energ�a m�s alto. Si se desconecta despu�s la se�al de radio frecuencia, la relajaci�n de los espines de nuevo a los estados m�s bajos, produce una cantidad medible de se�al de RF, a la frecuencia de resonancia asociada con el spin flip. Este proceso se llama Resonancia Magn�tica Nuclear (NMR).

El momento de dipolo magn�tico (llamada com�nmente "momento magn�tico") en un campo magn�tico, tendr� una energ�a potencial relacionado con su orientaci�n con respecto a ese campo.

T�ngase en cuenta que el momento magn�tico del esp�n del electr�n es opuesto al esp�n del electr�n mientras que el momento magn�tico del esp�n del prot�n se encuentra en la direcci�n del esp�n del prot�n. El esp�n electr�nico o el esp�n de protones tender� a un movimiento de precesi�n alrededor del campo magn�tico con una frecuencia llamada tradicionalmente, la frecuencia de Larmor. Para un campo magn�tico de 1 Tesla esta frecuencia de Larmor ser�a

La frecuencia de Larmor se puede visualizar cl�sicamente en t�rminos de la precesi�n del momento magn�tico alrededor del campo magn�tico, de forma an�loga a la precesi�n de una peonza alrededor del campo de gravedad. Tambi�n se puede visualizar en la mec�nica cu�ntica en t�rminos de la energ�a cu�ntica de transici�n entre los dos estados de esp�n posibles para un esp�n de 1/2. Esto puede ser expresado como una energ�a de fot�n de acuerdo con la f�rmula de Planck. La diferencia de energ�a potencial magn�tica es hn = 2mB. La peque�a tabla de frecuencias de Larmor de abajo es de Hobbie, Cap�tulo 17 y Becker. Una lista extensa incluyendo los momentos magn�ticos y frecuencias de Larmor de la mayor�a de los elementos se puede encontrar en el Ap�ndice A de Becker

La frecuencia de Larmor del esp�n del electr�n, se encuentra en la regi�n de microondas del espectro electromagn�tico, y se utiliza en la resonancia de esp�n electr�nico.

La precesi�n del esp�n del prot�n en el campo magn�tico, es la interacci�n que se utiliza en la NMR de prot�n. Como t�cnica pr�ctica, la muestra que contienen protones (n�cleos de hidr�geno) se coloca en un fuerte campo magn�tico para producir una polarizaci�n parcial de los protones. Tambi�n se aplica sobre la muestra un fuerte campo de RF, para excitar algunos de los espines nucleares a sus estados de energ�a m�s alto. Cuando se apaga esta fuerte se�al de RF, los espines tienden a volver a sus estados mas bajos, produciendo una peque�a cantidad de radiaci�n a la frecuencia de Larmor asociada con ese campo. La emisi�n de radiaci�n est� asociada con la "relajaci�n de esp�n" de los protones desde sus estados excitados. Se induce una se�al de frecuencia de radio en una bobina de detecci�n que es amplificada para mostrar la se�al de NMR.

Dado que la frecuencia de Larmor de la se�al detectada es proporcional al campo magn�tico aplicado, el cambio de magnitud de ese campo produce una frecuencia detectada diferente. La colocaci�n de un gradiente de campo magn�tico a trav�s de una muestra permite localizar la fuente de la se�al de RMN de prot�n en la muestra. Esto se utiliza con gran ventaja en el proceso de imagen m�dica conocida como Imagen por Resonancia Magn�tica.