利用磁場使磁量子數M不同的態能量E(M)分離。降低溫度使β=【E(M)-E(M+1)】/kT≈1,使得各磁量子態的布居明顯不等，優先布居最低能態，達到核極化。根據磁場來源的不同，可進一步劃分為直接作用法和超精細相互作用法。 ① 直接作用法,又叫強力法。是20世紀30年代最早提出的方法。在低溫下外界加以強磁場，利用核磁距同磁場的相互作用達到極化。過去由於不能得到很強的磁場，所能達到的極化度很低。如對115In，在0.043K下加11000Gs磁場，只得到極化度P=0.02。利用超導線圈可得到50000Gs 的強磁場，用順磁鹽的銫熱去磁致冷溫度可到0.003K。於是H/T≈107Gs/K，就可得到可觀的極化度，這個方法將會得到廣泛的套用。 ② 超精細相互作用法。在固體中可以產生強度高達105～106Gs的內磁場。在低溫下，利用外界的弱磁場(102Gs)先使電子極化。通過核磁矩同電子的相互作用使核極化。在某些晶體中，超精細作用產生強的電場梯度，通過與核的電四極矩相互作用，使核取向。所用的固體有順磁鹽晶體、鐵磁體和鐵磁化合物等幾種。 順磁鹽晶體中原子的未滿充的電子內殼層在核處會產生超精細相互作用場,場強可達105Gs。由於種種因素，這個方法最適用於稀土和錒系元素。所需的順磁鹽根據所要極化的元素來選擇。 在鐵磁體（如鐵、鈷、鎳等）中引入溶質時，點陣會對溶質核產生超精細作用磁場,場強可高達106Gs。這個方法適用的元素範圍極廣。甚至如稀有氣體、鹵族元素和鹼金屬都可以引入到金屬鐵的點陣中。當通常的合金技術不行時可採用離子注入技術。這類方法的優點是極化核在靶材料的濃度可達到50%以上，適用於作核反應的靶。BiMn就是用於極化鉍的一個很好的例子。這個化合物在鉍核處的超精細磁場為8×105Gs。在0.1K溫度下加以5×103Gs的外場時極化度達到40%。 靜態法由於能適用於各類元素，所以在低能核物理實驗中套用較廣泛。但到目前為止，大多數用極化靶的實驗是用中子束做入射粒子。這是因為靜態法要求靶核處於極低溫度下，而帶電粒子束在靶中會澱積能量，給保持低溫造成困難。
動態極化法
極化核同周圍環境不處於熱平衡狀態。在外磁場下，原子能級會發生塞曼劈裂和超精細劈裂。利用微波和光學抽運的方法,有選擇地激發某個躍遷,再利用發射輻射的幾率不同，使某個量子態布居優先，從而達到極化。 ① 微波抽運。有許多不同的機制。例如極化質子時，常用的抽運機制是在大量的氫核中加入少量等效電子自旋s=1/2的順磁雜質，在外磁場H作用下整個系統的能級劈裂和相應的本徵波函式(用|i>=|sz,Iz>表示)將如圖1所示。μe和μp分別為電子和質子磁矩。按量子躍遷的選擇定則，能級3,1(或4,2)間為允許躍遷，而能級4,1和3,2間為禁戒躍遷。當加的微波場功率足夠大,頻率v1=(μe+μp)H/h時,能級1的態被抽運到能級4。由於電子的自旋－點陣弛豫時間短,能級4的態躍遷落在能級2上。而該能級的核的自旋-點陣弛豫時間很長,質子便滯留在該能級上。經過一段時間的抽運，能級1上的質子便經過能級4轉移到能級2上,得到很大的負極化度。若微波頻率v2=(μe-μp)H/h,則能級2上的質子通過能級3轉到能級1上,得到正極化度。在1K低溫下,加25000Gs的磁場,可得到極化度P=93%。
② 光學抽運。原子吸收極化的共振光輻射，經過退激發射後可以得到極化的原子。若原子的基態有超精細劈裂，則伴隨著產生核的極化。設某種原子的基態為2S┩，激發態為2P┩。當用完全圓偏振的光束(σ+)照射時,由於選擇定則的限制,只有M=-1/2 的子態可以吸收光子躍遷到2P┩的+1/2子態。這個子態會很快退激到2S┩的兩個子態。但只要+1/2的子態沒有其他的弛豫過程，經過一段時間抽運，原子最後都會到+1/2態。極化的原子又通過超精細作用使核極化。隨著大功率可調雷射器的出現，這個方法得到較快的發展。
核子
核反應