高磁場 MRI 所獲得的訊號較低磁場大，主要與下列何種物理量或現象有關？

本題觀念：

本題探討的是磁振造影（MRI）中，主磁場強度（$B_0$）與所獲得訊號大小之間的物理關係。在 MRI 中，人體內的氫原子核（質子）在強磁場下會產生自旋排列，進而產生可用於成像的巨觀磁化向量。理解磁場強度如何影響這個巨觀向量，是解釋為何高磁場 MRI 能提供更高訊雜比（SNR）與更強訊號的核心。

選項分析

• (A) 共振頻率（Resonance frequency）： 根據拉莫方程式（Larmor equation, $\omega_0 = \gamma B_0$），共振頻率確實會隨著主磁場（$B_0$）的增加而線性增加。雖然較高的共振頻率在接收線圈中會感應出較高的電動勢（法拉第電磁感應定律），但決定「有多少自旋質子參與訊號產生」的根本物理量是淨磁矩。因此，共振頻率本身並非產生較大訊號的「最主要」物理現象來源。

• (B) 淨磁矩（Net magnetization）：正確。 當病患進入 MRI 的靜磁場（$B_0$）中，體內的氫質子會分為順磁場（低能階，平行）與逆磁場（高能階，反平行）兩種排列。根據波茲曼分佈（Boltzmann distribution），順磁場的質子數會略多於逆磁場的質子數。當主磁場（$B_0$）越強，高低能階之間的能量差就越大，導致更多質子傾向停留在低能階（順磁場方向）。這會使得抵銷後剩下的「

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