Resonancia magnetica nuclear

Capítulo 2
Fundamentos Teóricos de RMN
En este capítulo se explica en qué consiste la resonancia magnética nuclear
y se expone el modelo vectorial, que, a su vez, consiste en un modelo
matemático que explica el fenómeno de la resonancia magnética nuclear desde
un punto de vista clásico no relativista.
El resultado de un experimento de espectroscopía de RMN es una gráfica
a la que se lellama espectro, que en ocasiones recuerda a los espectros
de ciertas señales visualizados habitualmente en diversas aplicaciones de
las telecomunicaciones. La interpretación del espectro resultante permite
conocer la composición química de la muestra analizada, así como diversas
propiedades de la misma.
El objetivo de este capítulo es explicar teóricamente el denominado
experimento básico, quees el que se va a llevar a cabo en el equipo diseñado
y desarrollado en AD Telecom, no sólo para comprender qué ocurre, sino
también para facilitar el desarrollo de métodos de procesado de señal que
permitan analizar las respuestas obtenidas.

2.1.

El experimento básico RMN

El experimento básico RMN es la más sencilla de las espectroscopías de
resonancia magnética que se pueden llevar acabo. El resto de experimentos
RMN son modificaciones o variaciones respecto a este experimento básico,
por lo que su comprensión facilita la interpretación posterior de experimentos
más complejos. Como con todos los experimentos basados en la resonancia
magnética, es necesario que los núcleos de la muestra a analizar posean un
5

6

CAPÍTULO 2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS DE RMN

espíndistinto de cero.

2.1.1.

Espín

El espín es una propiedad física fundamental que poseen los átomos
y las partículas fundamentales. Esta propiedad se puede determinar con
un número, denotado habitualmente por la letra I. La espectroscopía
RMN permite determinar cuántos espines distintos hay en una muestra
determinada, y por tanto permite decidir cuántos núcleos distintos componen
lamuestra. También es posible determinar cuáles son estos componentes a
partir del modo en que interactúan entre sí.
El resultado más sencillo se obtiene cuando la muestra está compuesta
por un solo componente con espín distinto de cero, por ejemplo el hidrógeno,
con I = 1/2. El resultado de este experimento es un espectro con un único
pico a una determinada frecuencia.
El espín de una partícula concarga se asocia con un determinado
momento magnético. Esta asociación es la que se usa en el apartado 2.2.2
para desarrollar la teoría de la interacción entre momentos magnéticos.

2.1.2.

Desarrollo del experimento

El experimento básico se lleva a cabo siguiento 4 pasos.
1. Magnetización permanente. La muestra que se desea analizar se coloca
bajo un campo magnético uniforme deintensidad muy alta1 . Una mayor
uniformidad de este campo, determinada por variaciones en intensidad
del mismo, proporciona un resultado mejor. Es esta uniformidad la
que hace que el precio de una máquina capaz de llevar a cabo
experimentos RMN sea tan elevado. En el presente proyecto, este campo
no será perfectamente uniforme, pero esto se compensa con técnicas de
procesado de señal descritas enel capítulo 7.
2. Excitación de la muestra con un pulso de radiofrecuencia. Una vez la
muestra ha llegado al equilibrio bajo el campo magnético uniforme,
se excita con un pulso de radiofrecuencia. La forma de obtener estos
pulsos se describe en el apartado 2.2.5.
1

A partir de 1 Tesla y hasta más de 20 Teslas .

2.2. EL MODELO VECTORIAL DE MEDIDA

7

3. Recogida de datos.Inmediatamente después de la finalización de la
transmisión del pulso, se recoge con una pequeña antena la respuesta
de la muestra a la excitación. La forma de la respuesta depende de la
composición de la muestra.
4. Procesado de señal y presentación de resultados. La señal recogida se
procesa adecuadamente, como se describe en el capítulo 4 y posteriores
y se presenta un resultado al usuario en forma...