O imageamento por ressonância nuclear magnética tem se tornado o método não invasivo mais poderoso para o diagnóstico e pesquisa médica.
A maioria dos elementos tem pelo menos um isótopo razoavelmente
abundante cujo núcleo é magnético. O núcleo do hidrogênio
(próton), é abundante no corpo em forma de água,
e os núcleos magnéticos do 
, 
, 
,
e 
são abundantes em materiais biológicos. Quando
o corpo é imerso em um campo magnético estático, uma
pequena fração de núcleos se alinha com o campo
magnético externo do que contra o campo. Em um campo de 0,25 Tesla
(2500 Gauss), a uma temperatura de 
C, a diferença
nas populações de cerca de um em um milhão produz
uma magnetização mensurável. Se o campo é alternado
a uma frequência de ressonância apropriada, na região
de frequências do rádio, os spins nucleares mudam de orientação.
Estas mudanças de orientação são acompanhadas de absorção
de energia do campo magnético alternante pelos núcleons,
que sofrem uma transição de fase de um estado de energia
mais baixo para um estado mais alto. Quando o campo alternante é desligado,
os núcleons retornam ao estado de equilíbrio,
emitindo energia na mesma frequência que absorveram. Os núcleons
de diferentes elementos, e mesmo de diferentes isótopos do mesmo
elemento, têm frequências de ressonância diferentes. Para
um campo de 0,1 T (1000 Gauss), a frequência de ressonância dos
prótons é de 4,2 MHz, e a do fósforo é de 1,7 MHz.
