高精度磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质土壤水文特性分析

核磁共振弛豫分析设备通常使用永磁体产生磁场。其磁场强度较低。体积相对于核磁共振波谱仪和核磁共振成像设备要小得多。而且通常不含梯度模块。所以价格相对很低（几十万人民币）。基本没有维护费用。物质的弛豫特性反映了物质内部原子核所处的化学环境以及分子之间的相互作用。所以弛豫特性能够灵敏地反映出物体内物质所处环境的变化以及物体内不同物质 含量比例的变化。比如岩心中水的弛豫时间随着孔隙的变小而变小、硫酸铜溶液的浓度越大其弛豫时间越短。因此。利用这一原理。弛豫分析技术能够实现物体内物质的鉴别、物体内部的结构分析以及物质的定量分析。如牛奶掺假的检测和定量分析、 木材和岩心的孔径分布、种子中水分和油脂含量的测定以及油脂中固态脂肪含量的测定等等。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振弛豫分析技术是核磁共振技术的一个分支被应用在各个行业。高精度磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质土壤水文特性分析

低场核磁共振是一种正在兴起的快速无损检测技术。具有测试速度快。灵敏度高、无损、绿色等优点。已广阔应用在食品品质控制、非酒精性脂肪肝等代谢疾病研究、石油勘探、水泥水化过程分析、水泥基材料不同配方选择、土壤水分物性及孔隙物性研究、土壤固体有机质探测、非常规岩芯总体孔隙度及有效孔隙度检测、油水气饱等水泥基材料、土壤、岩芯等多孔介质领域。 水泥水化反应几分钟后，核磁共振纵向弛豫时间分布呈现两个峰，一个是在100ms附近，反映水泥颗粒周围自由水的弛豫信息；另一个是在2ms附近，反映水泥凝结之前包裹在絮凝结构中水的弛豫信息。研究发现，水泥水化进程中极长弛豫时间随时间的变化呈现出５个阶段，正好与水泥水化反应的初始反应、诱 导期、加速期、减速期和稳定期相对应。 通过质子横向弛豫来反映白水泥浆体的水化进程，发现从加水开始15min到200h，水泥浆体水化过程中出现５种不同的自旋质子群。研究中用自旋－自旋弛豫时间和信号量百分比来表征不同种类的自旋质子群，以此来监测水泥浆体的水化进程，观测研究结果与通过其它途径测得的结果呈现良好一致性，证明了用核磁共振来研究水泥水化的可靠性。NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统介绍多孔介质的研究有助于提高工程结构的稳定性和耐久性。

核磁共振经过半个世纪的发展。已经成为一种成熟的实验技术。在许多领域已经得到大范围的推广。根据其磁体强度可以分为低场（低频）核磁共振 （LF-NMR）和高场（高频）核磁共振（HF-NMR）。LF-NMR 又称低分辨率核磁共振。即磁场强度在0.5 T 以下的核磁共振。通常用于物质物理性质的测定。在食品科学领域主要用于食品中脂质含量的检测、食品中水分含量及其存在状态等方面的研究。根据射频场的连续性可以分为稳态 NMR 和脉冲 NMR。其中只有脉冲 NMR 适用于进行快速检测以及实时监控。

规格化FID法（Normalization method）用于冻土未冻水含量的测量 传统利用FID信号的FIRST数据点进行冻土中未冻水含量的测量的方法，由于FID的First数据点的信号强度包含冻土中冰的信号，所以测得的未冻水含量远高于实际的未冻水含量。为了降低该影响，可使用规格化FID法（Normalization method）测量冻土中的未冻水含量。 规格化FID法的前提条件为：1. FID的信号强度与冻土中的未冻水含量成正比；2. 任何低于冰点的温度下的FID信号强度与任意一高于冰点的参考温度的FID信号强度的比值（FID信号强度的差值与温度的差值的比）恒定不变。江苏麦格瑞电子科技有限公司积极探索磁共振应用创新。

低场时域核磁共振用于土壤润湿性的检测 土壤润湿性（wettability）对土壤的性能参数之一，其表现为快速吸水，持水能力强。土壤的憎水性（repellency）是指土壤具有较差的润湿性，其表现为植物生长缓慢、表面多尘、因缺少图聚核而结构一致，这种现象增加了地下水污染的可能性。土壤憎水性的成因包括：自然发生的、因火灾或污染产生等。污染引起的土壤憎水性通常是由于土壤长期暴露在液相或气相的石油烃中。因此对于土壤润湿性的评价非常重要。 传统的评价方法包括乙醇滴定法（MED）和水分渗透时间法（WDPT），这两种方法虽然检测快速、易于操作，但也有着不可忽略的弊端。在MED法中：如果不忽略固-液分子相互作用性质的差异的情况，那么土壤/水/空气系统不能直接与土壤/乙醇水溶液/空气系统进行比较，且MED测试结果重复性较差。在WDPT法中：时间维度的选择过于随意，且无特定的物理意义。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质低场核磁共振技术主要采用永磁体结构，磁场强度一般在1.0 T以下。小核磁水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质解决方案

水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于可动与不可动（固体）有机质随温度和压力的变化分析。高精度磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质土壤水文特性分析

(1) 为了解水稻土转变为设施蔬菜地后土壤水分的相态变化，该研究在田间土壤调查的基础上，结合低场核磁测氢 技术，评价了田间状态的水稻土和不同转化年限设施蔬菜地土壤水分的相态分布情况。结果表明：随着转化时间的延长， 耕层土壤大孔隙吸持的自由水比重下降，土壤小孔隙吸持的束缚水比重上升，犁底层土壤水分的相态分布却无明显变化， 土壤水分吸持性能在转化时间序列上呈现下降的趋势，但长期施用有机肥可以优化耕层质量，提升土壤大孔隙吸持自由水的能力，改善土壤水分供释性能；水稻土转化为设施蔬菜地土壤 2 a 后，出现新犁底层，使得原有的耕层土壤变薄，土 壤水分吸持性能下降。核磁共振作为一种新的技术手段，可以实现实时、快速、准确地检测土壤水分的相态变化，可为 设施农业的可持续管理提供新的技术支持。高精度磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质土壤水文特性分析