Beste Jacob,

eerst wat opmerkingen vooraf. Een kernspin gedraagt zich eigenlijk als een tol of gyroscoop. Zoals een gyroscoop in een zwaartekrachtveld precedeert (waarbij de draaias langzaam een kegel om de verticale richting beschrijft), precedeert een proton om de richting van het externe magneetveld. Door op de as van een gyroscoop een snel wisselende kracht uit te oefenen kan men ervoor zorgen dat deze zich zo wild gaat gedragen dat de gyroscoop 'over de kop gaat'. Bij een kernspin doe je dat met een snel wisselend magneetveld (RF-puls). Omdat dit verschijnsel alleen werkt als de verstoring precies de juiste frequentie heeft spreekt men hier van resonantie.

Over gyroscopen en precessie is op het web van alles te vinden. Ik raad je aan om daar eens te gaan rondkijken om gevoel voor de bewegingen van een tol te krijgen.

Dan nu wat kommentaar bij je opmerkingen: 

- alle protonen hebben een kernspin

- het uitrichten van deze spins in de richting van het magneetveld is een statistisch proces; de uitrichting wordt bepaald door de Boltzmannfactor  e-(mu.B/(kT)); hierbij is e het grondgetal van de natuurlijke logaritme, mu het magnetisch moment van het proton, B het externe magneetveld, k de Boltzmann-constante en T de absolute temperatuur. Als de verhouding B/T groot is (groot veld of lage temperatuur) staan er gemiddeld veel kernen in de richting van het magneetveld. Bij een MRI-experiment is de polarisatie maar heel matig, in de orde van 1%.

- afscherming van het magneetveld door electronen speelt eigenlijk geen rol; we; verandert hierdoor het locale magneetveld ter plaatse van de kern en dus ook de resonantiefrequentie.

- door een snel wisselend magneetveld dat loodrecht op het statische magneetveld staat gaan de kernen precederen om de richting van dit wisselende veld; als de duur van zo'n RF-puls gelijk is aan een halve precessie-periode staan de kernen na deze puls ondersteboven. Deze RF-puls wordt gegenereerd met de zend-spoelen in de MRI-opstelling. De RF-straling die tijdens het 'terugflippen' van de protonen wordt uitgezonden heeft precies dezelfde frequentie, maar het stralingspatroon heeft een andere ruimtelijke verdeling en kan daardoor worden gedetecteerd met de ontvangst-spoelen.

- onder T1 relaxatie verstaat men het proces waarbij de protonen 'terugflippen' doordat ze b.v. hun spin overdragen aan een electron dat op hetzelfde moment in de andere richting flipt.

- T2 relaxatie heeft te maken met het feit dat na de RF-puls een groot aantal spins op hetzelfde moment geflipt wordt,  zodat ze direct na de spin-flip allemaal in dezelfde richting wijzen. doordat het lokale magneetveld niet homogeen is maar van proton tot proton kleine verschillen vertoont raken de spins uit fase; dit verschijnsel leidt ook tot een afname van het signaal in de ontvangst-spoelen. Bij beweging - b.v. bij stroming van bloed - reageert de T2-relaxatie anders dan de T1-relaxatie. Met speciale trucs (puls-reeksen) kan men T1 en T2 onderscheiden en aldus b.v. stroming van het bloed aantonen.

- Tenslotte die 63 %. Dat is een kwestie van afspraak. Net zoals men bij radioactief verval de levensduur van een kern definieert als de tijd waarna een fractie e-1 (=0,37) resteert, definieert men de relaxatietijd als de tijd waarin het effect van de RF-puls tot 37% gereduceerd is. Je kunt ook zeggen dat dan 63 % "relaxt" is.

Groeten,

Bert