Sinyal resonansi magnetik dihasilkan oleh presesi magnetisasi transversal spin. Ketika pulsa RF 90° dihentikan, sistem yang mengalami perubahan atau resonansi akan kembali kedalam keadaan setimbang. Magnetisasi vektor transversal terus berputar di bidang Mxy dan menginduksi tegangan AC (Alternating Current) ke koil penerima. Ini adalah sinyal resonansi magnetik MRI yang disebut dengan Free Induction Decay (FID). Sinyal ini juga merupakan RF yang memiliki tegangan sesuai dengan urutan mV. Berikut adalah Gambar 1 sinyal MRI setelah pulsa RF 90° dihentikan:

Gambar 1. Sinyal Resonansi Magnetik MRI: Free Induction Decay (FID) setelah pulsa RF 90° dihentikan (Thayalan, 2014).

Sinyal resonansi magnetik MRI lebih besar ketika RF 90° dihentikan. Setelah itu, masing-masing proton keluar dari fase (out phase) dan kembali lagi ke orientasi aslinya. Akibatnya, Mz meningkat dan Mxy berkurang. Oleh karena itu, sinyal MR yang diinduksi mengalami peluruhan, tetapi frekuensinya tetap sama.

Dengan demikian, sinyal resonansi magnetik MRI dari masing-masing voxel dapat diidentifikasi untuk menghasilkan skala abu-abu (gray level) pada citra yang dihasilkan. Sinyal yang dihasilkan oleh pulsa 90° bergantung pada Mz segera sebelum pulsa diterapkan. Sinyal proporsional dengan kerapatan proton (p/mm³), rasio gyromagnetic inti, dan kekuatan medan magnet (B_o).

Hanya proton yang bergerak yang dapat memberikan sinyal resonansi magnetik MRI dan sebagian besar sinyal disebabkan oleh air. Molekul besar atau molekul terikat (tulang) tidak memberi sinyal. Udara di sinus tidak memiliki hidrogen, karenanya tampak hitam. Kepadatan proton lebih tinggi dalam lemak daripada jaringan lunak dan lebih tinggi pada daerah grey matter daripada daerah white matter.