MR成像的核心设备是1个能够产生强大均匀磁场的磁体。质子在磁场中因进动而形成继发小磁场的过程，称为磁化。共振发生前，质子群形成的磁化总量，称为净磁化矢量（net magnetization vector，NMV）。这个NMV的方向与人体长轴（Z轴，在超导磁体同B0方向）一致，故称为纵向磁化矢量（Mz）。
共振是一种物理现象，指当一种物体暴露于与其自身固有的振动频率接近的某一振荡扰动环境时发生的能量传递。当一个原子核暴露于与其自身运动频率类似的外部振荡环境时，该原子核将从外部的振荡能量中获取能量。如果外部能量的频率与原子核的进动频率完全一致，该原子核就将获取足够的能量，即发生共振。为了能够使处于外磁场（B0）中的某种原子核发生共振，传送能量的射频（RF）脉冲频率必须与该原子核的进动频率（拉莫频率）完全一致。除氢原子核外，人体内其他MR活性原子核（的磁矩）也沿着B0方向排列，但由于他们的进动频率与氢原子核不同，故不发生共振，也不产生MR信号。
一些原子核通过共振获取能量后，将改变其排列状态，即由低能级跃升到高能级（图3）。随着MRI系统场强（如0.5 T、1.5 T、3.0 T）增加，将需要更大功率的RF能量（RF脉冲具有更高频率）才能引起共振。以氢为例，应用1个RF脉冲引起氢原子核发生共振的过程，称为激发。这个RF脉冲称为激发脉冲。任何的MR脉冲序列都需要1个激发脉冲的作用，才能产生共振。共振的结果是，Z轴方向的纵向磁化矢量（Mz）消失或减弱，而在与其呈90°的X-Y横向平面形成一个新的NMV，即横向磁化矢量（Mxy），这个NMV是所有MR信号的源泉。
图3 原子核共振示意图
A．共振前原子核（氢质子）的磁化状态。较少原子核磁矩逆外磁场方向平行，但方向相反，较多原子磁矩与外磁场方向平行且方向相同。二者相减，形成一个沿外磁场方向的净磁矩或净磁化矢量；B．在射频激发脉冲作用下原子核发生共振，即发生能量转换。一些低能级原子核吸收RF能量后，向高能级跃迁
RF代表射频脉冲
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