由于核自旋相当弱，现在的磁共振手段需要将上亿个核自旋极化共同作用。顺磁性材料容易被极化，且极化之后可以再去极化附近的其他自旋，增强信号。磁极化就是一个能量交换的过程。通常的核磁共振都是极化身体中的水，来实现造影。在一些组织，比如肺部，大量的肺泡主要是空气，没办法直接造影，所以可以让被测人吸入一些带有核自旋的气体，比如仙129或者氮15。很多材料都能用来作为造影剂，主要希望具有核自旋，没有毒副作用。现在一些课题组正在尝试利用含有NV的纳米钻石提高极化水的效率实现少水组织的造影。自旋晶格弛豫是能量交换＂是指的从激发态（高能态或非平衡态）回到基态（低能态或平衡态），这种弛豫过程所用的时间就是T1来表示。具体到核磁共振，被静磁场极化后的自旋就是处与基态，脉冲电磁波把它们激发到激发态，然后自旋弛豫（energy relaxation)回到基态。能够作为T1造影剂的并不只有钆。对于钆这种顺磁性材料，横向弛豫与纵向弛豫都能够发生，对于钆而言r1与r2specificrelaxivities是类似的。两种弛豫时间的缩短差异来自于组织本身T1t与T2t的差值，所以造成了你觉得钆只能作为T1造影剂的错觉。通过改变局部的磁场环境，进而可以改变组织弛豫时间（T1/T2）来增强图像对比度或改变信号强度抗磁性的物质磁化率为负值，体内大量存在，不能作为造影剂。理论上可以做顺磁性的离子很多：Fe(3+),钛（Ti3+）,镍钴钒铬锰铜钆镝等，他们的核外电子都是单数。常见分类及性能：顺磁性螯合物低浓度对T1缩短明显，高浓度对T2缩短明显。超顺磁性微粒：T1不明显，T2明显缩短。
顺磁性是一种弱磁性。当分子轨道或原子轨道上有落单的原子或电子时，就会产生顺磁性。顺磁(性)物质的主要特点是原子或分子中含有没有完全抵消的电子磁矩，因而具有原子或分子磁矩。但是原子(或分子)磁矩之间并无强的相互作用(一般为交换作用)，因此原子磁矩在热骚动的影响下处于无规(混乱)排列状态，原子磁矩互相抵消而无合磁矩。但是当受到外加磁场作用时，这些原来在热骚动下混乱排列的原子磁矩便同时受到磁场作用使其趋向磁场排列和热骚动作用使其趋向混乱排列，因此总的效果是在外加磁场方向有一定的磁矩分量。这种磁性是作为T1造影剂的必备材料。
