地磁気核磁気共鳴
一例として、地質調査で地層の化学成分を調べるために探層用の核磁気共鳴分光計ではボーリング孔径によって磁石の大きさが制限されるため、磁場が均一な領域はボーリング孔の周囲のみに限定されるが、地磁気は均一性(∼1 nT/m)が優れており、弱い磁場強度(∼50 μT)に起因する低いラーモア周波数と弱い信号強度を克服できる、超伝導量子干渉計 (SQUID) や光ポンピング磁力計のような高感度な検出器が使用可能であれば、より広い範囲を調査できるようになる。地質調査の場合は人為的な磁場の影響の軽微な人家から離れた場所で分極磁場印加用に地表に展開された直径 100 m 前後のコイルが使用される。このコイルから約 2 kHz の振動磁場を印加して、地下数十mにある帯水層の水分子のプロトンの核スピンを回転させたうえで振動磁場を切り、地磁気下でラーモア歳差するプロトンから発する信号を受信する。高価で重たい希土類磁石が不要なので、持ち運びが容易かつ安価という特徴があり、砂漠での地下水探査法等として実用化されている。数百ガウスもの強磁場を使用する検層ゾンデの探査深度(コイルから感度領域の中心への距離)が数 cm~数十cmしかないのに対して、地磁気核磁気共鳴による物理探査の探査深度はおよそ 100 m もある。
縦緩和時間が分子運動により影響されるので一般的に液体物による緩和時間の差は高磁場内より低磁場内の方が顕著で、水のように相関時間の短い物質は、高磁場でのみ周波数依存性を持ち、相関時間の長い物質では、低磁場においても周波数依存性を持つ。この特性を活用して禁止薬物や爆発物等の化学物質の検出が検討されている。