3-第三章磁共振物理-课后习题答案

贵阳医学院使用教材：医学影像物理学第3版主编吉强洪洋1第三章磁共振物理习题三解答3-1以下是原子质量数与原子序数的几种组合,使原子核的自旋为零的组合是（）A．奇数，奇数B．奇数，偶数C．偶数，奇数D．偶数，偶数分析：原子核的自旋量子数I的取值由原子核内部的质子数和中子数决定。实验发现，质子数和中子数都为偶数的原子核，其自旋0I；质子数和中子数都为奇数的原子核，其自旋I为整数；质子数和中子数有一个为奇数，一个为偶数的原子核，其自旋I为半整数。正确答案：C3-2原子核磁矩与静磁场0B的夹角增加，是由于（）A．原子核从外界吸收能量B．原子核向外放出能量C．系统能量保持不变D．以上说法都不对分析：在稳定状态下原子核磁矩与静磁场0B的夹角保持不变；当外界施加的电磁波的频率正好和原子核在静磁场0B的旋进频率相同时，就会产生核磁共振。发生核磁共振时，核系统吸收外界电磁波能量跃迁到高能态，而在微观来看原子核磁矩就会在电磁波的磁矢量1B作用下偏离磁场0B方向，即夹角增大。正确答案：A3-3I=3的磁性核在静磁场中有种取向。A．3B．5C．6D．7答：磁性核在静磁场中存在2I+1种可能的取向。正确答案：D3-4氢核在静磁场0B中进动时，其自旋角动量。A．不发生变化B．大小不变，方向改变C．大小改变，方向不变D．大小改变，方向也改变分析：在静磁场0B的作用下，自旋IL会有特定的空间取向，使得IL和静磁场0B存在特定的夹角）（0；静磁场0B与自旋IL间的相互作用还会产生一施加在IL上的力矩，此力矩会使得IL以夹角在以静磁场0B为轴（z方向）的圆锥面上以恒定的角速度旋进，在旋进过程中IL大小保持不变，但方向时时在改变。贵阳医学院使用教材：医学影像物理学第3版主编吉强洪洋2正确答案：B3-5磁化强度矢量0M偏离0B的角度和所施加的RF脉冲有关，加大RF脉冲强度，角度；缩短RF脉冲的持续时间，角度。A．减小，减小B．增大，增大C．减小，增大D．增大，减小分析：在RF脉冲的作用下，样品产生了磁共振，其宏观表现就是样品的磁化强度矢量0M偏离静磁场0B方向角度，角的大小取决于RF脉冲的强度及作用时间。加大RF脉冲强度，角增大；缩短RF脉冲的持续时间，角减小。正确答案：D3-6在核磁共振的驰豫过程中，0M偏离平衡状态的程度越，则恢复到平衡状态的速度越。A．小，快B．大，慢C．大，快D．都不是分析：Bloch从实验发现，弛豫过程中磁化强度M偏离平衡状态的程度越大，则其恢复的速度就越快。正确答案：C。3-790°RF脉冲过后，yxM将作，zM将作。A．指数衰减，指数衰减B．指数增加，指数增加C．指数衰减，指数增加D．指数增加，指数衰减分析：90°RF脉冲过后，yxM将指数衰减，zM将指数增加。正确答案：C3-8化合物C3H5Cl3，H1MRS图谱上有3组峰的结构式是：（）A．CH3-CH2-CCl3B．CH3-CCl2-CH2ClC．CH2Cl-CH2-CH2ClD．CH2Cl-CH2-CHCl2分析：上述答案中只有D含有三个不同的含氢基团，分别是CH2Cl、CH2和CHCl2，属于这三个基团的氢核，由于它们的结合状态不同，其化学位移也不相同，结果产生了与这三种氢核相对应的三条共振吸收谱线。正确答案：D3-9在100MHz仪器中，某质子的化学位移=1ppm，其共振频率与TMS相差：A．100HzB．1000HzC．1HzD．10Hz分析：1ppm×100MHz=100Hz。正确答案：A贵阳医学院使用教材：医学影像物理学第3版主编吉强洪洋33-10样品的磁化强度矢量与哪些量有关？答：样品的磁化强度矢量M与样品内自旋核的数目、静磁场B的大小以及环境温度有关。样品中自旋核的密度越大，则M越大；静磁场B越大，M也越大；环境温度越高，M越小。3-11什么时候可以观察持续稳定的核磁共振吸收信号？答：一般，观察核磁共振信号是测量样品受激跃迁时所吸收的外加交变磁场的能量，从每秒受激跃迁造成的由下能级跃迁的净粒子数可求出样品每秒吸收的能量tEdd，共振吸收信号的强度就正比于tEdd。受激跃迁使得高、低能态上的氢核数之差趋向于零,而热弛豫跃迁则会使得高、低能态上的氢核数之差趋向于玻尔兹曼热平衡分布。当高、低能态上的氢核数之差随时间的变化率为零时，系统达到动态平衡，可以持续观察稳定的核磁共振吸收信号。3-12为什么1T会随环境温度的升高而增长？答：自旋核处于不同的分子环境中有不同的共振频率，这样自旋核就有一定的共振频率范围，而样品热弛豫跃迁的电磁波谱范围是很宽的，但总有一部分和自旋核共振频率范围相重叠，总的趋势是当环境温度越高时重叠的部分越小，样品内发生的受激辐射的概率减少，从而使1T延长。3-1390°RF脉冲过后，磁性核系统开始向平衡状态恢复，在这个过程中，yxM恢复到零时zM是否同时恢复到到0M？为什么？答：yxM恢复到零时zM不会同时恢复到到0M，因为纵向弛豫和横向弛豫是两个完全独立的过程，它们产生的机制是不同的。一般同一组织的1T远比2T长，也就是说横向磁化在RF脉冲停止后很快完成弛豫而衰减为零，但纵向磁化的恢复却需要较长时间才能完成。3-14180°RF脉冲过后,磁性核系统开始向平衡状态恢复，在这个过程中，zM和yxM会经历一个怎样的变化过程？答：180°RF脉冲过后,yxM为零，而在磁性核系统向平衡状态恢复的过程中，并没有外来因素改变核磁矩的均匀分布状态，所以yxM一直保持为零不变；180°RF脉冲过后,zM则由负向最大逐渐增加到零，再由零向正向最大恢复。