Die Resonanzfrequenz der Spins wird durch die Stärke des Magnetfelds bestimmt. In einem homogenen Magnetfeld (oben) haben deshalb alle Spins die gleiche Resonanzfrequenz. Wenn die Resonanzspule ein Magnetfeld dieser Frequenz erzeugt, werden alle Spins der Probe angeregt. Es ist nicht dann möglich, zu sagen, aus welcher Gewebeschicht das NMR-Signal stammt: es gibt keine Ortsinformation.
Anders ist das beim Anlegen eines Gradientenfeldes (unten): Hier hat das Magnetfeld an jeder Stelle des Gewebes eine andere Stärke - und damit haben die Spins an jeder Stelle eine andere Resonanzfrequenz. Daher kommt es nur in der Gewebeschicht zur Resonanz, bei der die Anregungsfrequenz der Spule und die Resonanzfrequenz der Spins übereinstimmen. Durch Wahl der Bandbreite des Anregungssignals kann man die Schichtdicke bestimmen, in der Resonanz erzeugt wird.
Da die Lage der Resonanzschicht aus der Anregungsfrequenz berechnet werden kann, weiß man genau, aus welcher Gewebeschicht ein empfangenes NMR-Signal kommt. Verwendet man zwei rechtwinklig zueinander ausgerichtete Gradienten, kann man die Quelle eines NMR-Signals auf eine kleine Volumeneinheit (Voxel) genau bestimmen.
