En résonance magnétique nucléaire (RMN), les noyaux magnétiques sont placés dans un (immuable) champ magnétique statique et ensuite soumis à électromagnétique (EM) rayonnement. Si le rayonnement EM est à la caractéristique (résonance) la fréquence, les noyaux magnétiques seront absorbent et ré-émettent un rayonnement EM à cette fréquence. Une analyse détaillée des différentes fréquences de résonance observée pour un échantillon de RMN peut être utilisé comme outil de diagnostic dans la chimie. Il est également à la base de l'imagerie par résonance magnétique (IRM) effectuée dans les hôpitaux.
Les champs magnétiques de particules
La force d'un champ magnétique et le motif de ses lignes de champ magnétique sont décrites scientifiquement en donnant les caractéristiques magnétiques instant du champ. Protons, neutrons et électrons ont tous un moment magnétique dipolaire mesurable. Cela signifie qu'ils sont entourés d'un champ magnétique similaire à celui produit par un aimant simple avec un nord et le pôle sud. les points de moment magnétique de la particule dans le même sens que la flèche (ou vecteur) pointant de la «sud» de la particule à son pôle "Nord" et est utilisé pour décrire son orientation.
États énergie magnétique
Dans un environnement non magnétique, les vecteurs magnétiques moment d'un groupe de particules ont aucune orientation préférentielle et pointent au hasard dans toutes les directions. Si les particules sont placées dans un champ magnétique extérieur, les particules aligner leurs vecteurs magnétiques moment pour pointer soit dans la même ou dans la direction opposée à celle du champ. Les particules alignées avec le champ magnétique ont une énergie légèrement inférieurs à ceux anti- alignés. La différence d'énergie entre les Etats alignés et non alignés dépend de la force du champ extérieur. Plus le champ est grand, plus la différence d'énergie sera.
Transitions énergétiques
Les particules dans un atome peut passer à un état d'énergie supérieure (ou inférieure) en absorbant (ou émettre) un rayonnement électromagnétique dont l'énergie correspond exactement à la variation d'énergie de la particule. L'énergie du rayonnement EM ne dépend que de sa fréquence, de sorte qu'un changement d'énergie donnée pour une particule correspond à une caractéristique de fréquence très précise du rayonnement électromagnétique associé.
Basics RMN
Le noyau atomique le plus simple est l'hydrogène, qui est constitué d'un proton. Quand RMN est utilisée pour analyser des composés organiques ou pour l'imagerie médicale, il est habituellement le signal d'hydrogène qui est en cours d'analyse, de sorte que ceci est l'exemple utilisée ici. Lorsqu'un échantillon contenant des atomes d'hydrogène est placé dans un champ magnétique extérieur, l'échantillon polarise comme les protons alignés avec ou contre le terrain. L'échantillon est ensuite soumis à un champ électromagnétique. Si la fréquence du champ EM correspond à la fréquence caractéristique de l'énergie nécessaire pour faire basculer l'orientation du proton, un grand nombre de protons de basse énergie va absorber le rayonnement EM et de passer à l'état d'énergie supérieure. Lorsque le champ EM est mis hors tension, les protons émettent un rayonnement EM à cette même fréquence caractéristique, en revenant à leur état d'énergie inférieure.
Spectroscopie RMN
La fréquence de RMN caractéristique d'un noyau d'hydrogène dans un échantillon est également affectée par le nombre et les types d'autres atomes environnants que l'hydrogène particulier. Ainsi, les fréquences de RMN du rayonnement électromagnétique émis peuvent être analysés pour déterminer la structure des composés organiques ou de cartographier la densité des tissus destinés à l'imagerie médicale en utilisant l'imagerie par résonance magnétique (IRM). Les fréquences électromagnétiques absorbées par les atomes d'hydrogène dans les molécules organiques se trouvent dans la région de fréquence radio (RF). Ceci est la fin de faible énergie du spectre EM, ce qui rend l'IRM une procédure médicale non invasive et à faible risque.