Протоны, благодаря наличию магнитного момента, попадая в магнитное поле ведут себя подобно волчку - прецессируют с Ларморовой частотой. Так же, попадая в магнитное поле сканера, протоны выстраиваются двумя способами: параллельно и антипараллельно направлению поля. Эти состояния можно также назвать низким и высоким энергетическим состояниями. Протонов с низкой энергией больше, чем с высоким состоянием энергии. Число протонов с высоким состоянием энергии пропорционально B0 и составляет ~1:1*106 для поля в 1 Тл.
При воздействием РЧ импульса, подаваемого с определенной силой (амплитудой) и Ламоровой частотой, протоны, поглощая энергию импульса, переходят из более низкого в более высокое энергетическое состояние.
В трехмерной (вращающейся) системе координат, где ось Z ориентирована по направлению главного магнитного поля, а X и Y направлены под определенными углами к Z, суммарный вектор намагниченности под воздействием РЧ импульса отклоняется от оси Z на угол пропорциональный времени воздействия РЧ импульса. При достаточно длительном воздействии этот угол равен 90°, а вектор лежит в плоскости XY, но, подбирая РЧ импульс, его можно поворачивать на любой угол в пределах от 1° до 180°.