氫核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)系統(tǒng)原理

核磁共振是指處于靜磁場中的具有自旋屬性的原子核。如氫（1H）、氟（19F）、碳（13C）等。在另一交變磁場作用下自旋能級發(fā)生塞曼分裂。共振吸收某一特定頻率的射頻輻射的物理過程。低場核磁共振是一種正在興起的快速無損檢測技術(shù)。具有測試速度快。靈敏度高、無損、綠色等優(yōu)點(diǎn)。已廣闊應(yīng)用在食品品質(zhì)控制、非酒精性脂肪肝等代謝疾病、石油勘探、水泥水化過程分析、水泥基材料不同配方選擇、土壤水分物性及孔隙物性研究、土壤固體有機(jī)質(zhì)探測、非常規(guī)巖芯總體孔隙度及有效孔隙度檢測、油水氣飽等水泥基材料、土壤、巖芯等多孔介質(zhì)領(lǐng)域。 低場核磁設(shè)備一般采用永磁體。測試樣品介于兩磁極中心。通過特殊的激勵(lì)與信號處理即可得到穩(wěn)定的核磁共振信號。主要測試參數(shù)包括縱向弛豫時(shí)間、橫向弛豫時(shí)間、自擴(kuò)散系數(shù)等。其體積與重量較小。易于移動(dòng)。而且操作簡單。易于維護(hù)。水泥基材料與土壤、巖芯的相互作用影響多孔介質(zhì)的性能。氫核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)系統(tǒng)原理

水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)核磁共振檢測技術(shù)特點(diǎn) 測量目標(biāo)原子核的特一性 由于不同的原子核在相同的磁場強(qiáng)度下。有不同的進(jìn)動(dòng)頻率。所以我們在測量某一原子核的信號時(shí)。不會受到其他原子核的干擾。如在測量1H原子核時(shí)不會收到19F原子核的干擾。反之亦然。 通過T1、 T2的測量，實(shí)現(xiàn)不同樣品的組分分析。 弛豫時(shí)間T1、 T2由樣品性質(zhì)決定。包括樣品中原子核所處物理化學(xué)環(huán)境、細(xì)胞環(huán)境、樣品中原子核數(shù)目、樣品的相態(tài)等。因此，分析樣品中目標(biāo)原子核的T1、 T2值?？蓪?shí)現(xiàn)研究樣品的物理和化學(xué)性質(zhì)。 優(yōu)點(diǎn)： 直接測量，無需任何處理。 樣品無損傷分析，可進(jìn)行重復(fù)測量。 環(huán)保、無毒、無任何副作用。 低場核磁共振是一種正在興起的快速無損檢測技術(shù)。具有測試速度快。靈敏度高、無損、綠色等優(yōu)點(diǎn)。已廣闊應(yīng)用在食品品質(zhì)控制、非酒精性脂肪肝等代謝疾病、石油勘探、水泥水化過程分析、水泥基材料不同配方選擇、土壤水分物性及孔隙物性研究、土壤固體有機(jī)質(zhì)探測、非常規(guī)巖芯總體孔隙度及有效孔隙度檢測、油水氣飽等水泥基材料、土壤、巖芯等多孔介質(zhì)領(lǐng)域。時(shí)域核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)土壤水文特性分析水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)磁共振分析儀可用于土壤孔隙物性研究（孔隙度分析、孔徑大小分布）。

MAGMED Soil-2260磁共振土壤分析儀系統(tǒng)是一款用于測試土壤等多孔介質(zhì)的專業(yè)分析儀器。儀器基于低場時(shí)域核磁共振原理。采用目前世界上極新的核磁共振電子控制部件、專業(yè)的數(shù)據(jù)采集和分析軟件、以及對樣品分析所制定的測量規(guī)程。使得該儀器成為強(qiáng)有力的核磁共振分析的工具。 MAGMED Soil-2260磁共振土壤分析儀通過測量樣品中不同含氫組分的弛豫時(shí)間信息。從而獲得樣品的相關(guān)信息。同時(shí)Soil-2290可滿足長時(shí)間在線測量。對于樣品因外部條件變化而引起的微觀結(jié)構(gòu)、裂縫變化。鹽類在孔隙中的形成。水分在樣品中的擴(kuò)散等進(jìn)行實(shí)時(shí)測量。通過前后測量結(jié)果的對比實(shí)現(xiàn)上述研究。

縱向弛豫(T1)和橫向弛豫(T2)是由質(zhì)子之間的磁相互作用引起的。從原子的角度來看，當(dāng)一個(gè)進(jìn)動(dòng)的質(zhì)子系統(tǒng)將能量傳遞給周圍環(huán)境時(shí)，弛豫就發(fā)生了。供體質(zhì)子弛豫到它的低能態(tài)，在低能態(tài)中質(zhì)子沿著B0的方向進(jìn)動(dòng)。同樣的轉(zhuǎn)移也有助于T2弛豫。此外，消相有助于T2松弛，而不涉及向周圍環(huán)境轉(zhuǎn)移能量。因此，橫向弛豫總是比縱向弛豫快;因此，T2總是小于等于T1?！τ诠腆w中的質(zhì)子，T2比T1小得多。·對于流體中的質(zhì)子：(1)當(dāng)流體處于均勻靜磁場時(shí)，T1近似等于T2。(2)當(dāng)流體處于梯度磁場并采用CPMG測量過程時(shí)，T2小于T1，其差異主要受磁場梯度、回波間距和流體擴(kuò)散率的控制。當(dāng)潤濕流體填充多孔介質(zhì)(如巖石)時(shí)，T1和T2都急劇減小，并且弛豫機(jī)制不同于固體或流體中的質(zhì)子。多孔介質(zhì)的研究有助于提高工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性。

磁共振橫向弛豫時(shí)間T2是描述氫原子核弛豫快慢的特征參數(shù)，其大小反應(yīng)了氫原子核所處的環(huán)境，即束縛的越強(qiáng)烈，弛豫越快，T2越小?；诖耍?dāng)土壤中充滿水，通過對土壤樣品T2弛豫時(shí)間的測量及T2弛豫時(shí)間的一維反演分布，可獲得3-4個(gè)明顯的譜峰，分別對應(yīng)微孔、中孔、大孔及完全自由水，每個(gè)譜峰的積分面積對應(yīng)該類型孔隙所占的比例，從而對土壤中的孔隙分布做出評價(jià)分析。通常微孔和潛力束縛水對應(yīng)的T2為0.1-60ms之間，譜峰在60-300ms之間則表征中孔中水，大孔中的水對應(yīng)的譜峰在300-1000ms之間，而完全自由水（Bulk water）的弛豫時(shí)間2s-3s之間。 MAGMED-Soil-2260磁共振土壤分析儀，配備22MHz靜磁場，能夠有效提高信號的信噪比，探頭死時(shí)間小于15us，極短回波時(shí)間0.08ms，能夠精確、全力的采集土壤樣品中所有孔徑對應(yīng)的弛豫時(shí)間信號，為土壤的孔隙分布研究提供一種精確、快速、方便的分析途徑。非常規(guī)巖芯分析儀具有高性能驅(qū)替系統(tǒng)，及大圍壓1萬psi，及大驅(qū)替壓8千psi，最高溫度120℃。氫核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)系統(tǒng)原理

水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)低場核磁共振技術(shù)主要采用永磁體結(jié)構(gòu)，磁場強(qiáng)度一般在1.0 T以下。氫核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)系統(tǒng)原理

潤濕性：存在兩種非混相流體時(shí)，其中某一相流體沿固體表面延展或附著的傾向性。衡量標(biāo)準(zhǔn)：1）接觸角：0-完全潤濕；<90-潤濕好；>90-潤濕不好，=180-完全不潤濕2）附著功：單位面積固-液界面在第三相（一般為空氣）中拉開所做的功接觸角越小，附著功越大潤濕反轉(zhuǎn)現(xiàn)象：固體表面+活性劑改變水油潤濕性（砂巖采油提高采收率）潤濕滯后現(xiàn)象：一相驅(qū)替另一相過程中出現(xiàn)的潤濕現(xiàn)象，分為靜潤濕滯后、動(dòng)潤濕滯后（接觸角-前進(jìn)角、后退角）測量方法：1）直接法：接觸角法2）吊板法：界面張力3）間接法：自吸或自吸離心法氫核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)系統(tǒng)原理