자기공명-磁氣共鳴-magnetic resonance

1. 자기공명의 원리

자기공명의 원리는 핵자기공명(Nuclear Magnetic Resonance, NMR) 현상에 근본이 되는 물리적 원리이다. 원자는 원자핵에 존재하는 양성자와 중성자로 구성되어 있는데, 이 중 양성자는 핵자기공명 현상에 크게 관여한다. 양성자는 모두 스핀이라는 양자적 성질을 가지고 있으며, 이 스핀은 자기 모멘트를 갖는다. 자연 상태에서는 양자들이 무작위로 정렬되어 있으나, 강한 외부 자기장에 노출되면 이들이 특정 방향으로 정렬되기 시작한다. 이때 자기장 방향과 수평인 방향을 기준으로 하는 자기모멘트들이 일정한 비율로 배열된다. 강한 외부 자기장은 자연계에서 생성되는 자기장 중 지구 자기장인 약 0.5 gauss보다 훨씬 강하며, 실험적으로는 1.5 테슬라(T) 이상의 강한 자기장이 사용된다. 이 자기장이 양성자들의 정렬을 유도하는데, 접할 때 양성자들은 낮은 에너지 상태(정렬)와 높은 에너지 상태(역행), 두 상태 사이에서 상대적 비율이 분포하게 된다. 열평형 상태에서는 이 비율이 `볼츠 분포`에 따라 결정되며, 이 비율 차이가 바로 핵자기공명의 핵심이다.

이후 라디오파 또는 마이크로파 주파수의 고주파 전자기파를 양성자에 조사…