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수소 원자핵 양성자(proton)의 스핀은 외부 자장이 없으면 회전 축이 무작위로 배열되어 의미 있는 신호를 얻기 힘듭니다.
외부 자장에 의해 스핀은 자장에 수평한 방향으로 정렬되어 자장을 축으로 회전하게 됩니다.
그림으로 보면 아래와 같은 모양이 되겠지요. (외부 자장 B0가 z축 방향으로 흐르고 있습니다.)



하지만 이때 스핀이 외부 자장에 평행하기는 하지만 모든 스핀의 방향까지도 외부 자장과 일치 하지는 않습니다.
그래도 강력한 자장 속에서 외부 자장과 같은 방향으로 세차운동하는 양성자수가 외부 자장과 반대 방향인 것보다 약간 더 많기 때문에 정렬된 양성자 스핀들의 벡터 합을 MRI 신호를 만들기 위해 사용합니다.

서로 반대 방향의 스핀 수의 차이는 자장의 세기에 따라  다음 그림으로 타나낼 수 있습니다.
자장의 세기가 0.5T(Tesla)일 때 100만개 중 3개, 1T일 때 100만개 중 6개 차이이니 아주 미세한 차이라는 것을 알 수 있습니다.


이런 미세한 차이의 벡터의 합을 Net magnetization(평균자화) 이라고 하고 기호 로는 M 이라고 나타냅니다. 
그리고 이렇게 M이 외부자장의 방향으로 형성되는 것을 Longitudinal magnetization(종축자화) 라고 합니다.


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