TD-NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质无损检测

PM-1030 是用于测试水泥和混凝土样品的台式磁共振分析系统，仪器采用磁共振电子控制中心部件，配备的数据采集和分析软件。主要用于对水泥、混凝土和岩石材料中水分物性、孔隙物性、水化过程、干燥过程、水分迁移等的测量分析，材料的微观结构，裂缝变化，对水分的吸收，酸腐蚀研究，盐类在孔隙中的形成，致密水泥中的强力束缚水和水分对混凝土物理参数的影响。

本应用实验是干燥的灰水泥样本1-2与白水泥样本2-1CPMG(T2)信号与反演谱。主峰区域表示束缚水含量，其中白水泥样品中在主峰左侧出现一个额外的T2峰，可能为样品中结合水产生（进一步分析可参照下述T1-T2二维谱图），其中灰水泥样本主峰对应的弛豫时间（0.169ms）相较白水泥样本主峰（0.442ms）左移，可能的原因为灰水泥样本中含有铁磁质。 核磁共振磁体的主要指标有磁场强度、磁场均匀性、磁场的温度稳定性。增加磁场强度能够。TD-NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质无损检测

低场核磁共振（ＬＦ－ＭＭＲ）通过Ｈ原子能量变化判断样品中水分子的自由度、分析不同种类水分的含量，是一种快速、有效、无损的测量技术。国内外学者利用低场核磁共振技术在食品水分检测、冻土未冻水、低渗透岩心孔隙分布等方面进行了大量研究。

根据拉莫定律，在给定磁场强度下，当外加射频频率与１Ｈ核共振频率相同时，１Ｈ才产生共振吸收。而１Ｈ核共振频率由分子组成与结构决定，即不同分子的１Ｈ具有不同的核磁共振频率，因此施加特定外加射频频率，测水中的Ｈ而不测其他物质中的Ｈ。１Ｈ低场核磁共振的弛豫时间长短与氢质子的存在状态及所处的物理化学环境有关，纵向弛豫Ｔ２越长，说明分子运动性越强，所受束缚力弱，反之，分子运动性弱，所受束缚力强。因此，利用Ｔ２值大小可以区别黏土的表面水化水、渗透水、自由水的类型。即采样总信号幅值与物质中水分子的氢质子数呈正比，各种类型水的质量比等于各自的核磁共振信号峰的面积比。利用联合迭代重建技术（ＳＩＲＴ算法）反演Ｔ２离散点，可得离散型与连续型相结合的Ｔ２积分谱，峰面积为该状态水分的信号幅值。 TD-NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质无损检测水泥基材料-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。

核磁共振技术作为一种无损的、非侵入式且可定量的检测方法，已经用于水泥基材料的水化过程的测量。大量研究表明，水泥基材料水化过程中存在结晶水、层间水、凝胶孔水和毛细孔水等四种成分，随着水化反应的进行，上述四种成分含量也会发生变化。1H核磁共振技术利用H原子作为探针，可以在不需要预处理、不破坏水泥样本结构的情况下，对水泥水化过程进行实时检测。目前，大多数用于水泥基材料的低场核磁共振分析方法都依赖于一维T1、T2测量方法，使用一维核磁共振测量方法对于准确解释水泥系统可能存在困难。因此，为了提高分辨率以及同时获得水泥样本的T1、T2弛豫信息，二维T1-T2相关测量方法开始用于水泥基材料的检测中，可获得清晰的水分子动力学、成分变化等相关信息。

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。低场核磁共振技术对仪器环境要求不高，具有操作简单快捷、检测速度快、对人体无辐射。

孔径分布：岩石的孔隙分类一般按孔隙的等效毛细管半径划分：

1）超毛细管孔隙：流体重力作用下可自由流动（大裂缝、溶洞、未胶结或胶结疏松的砂岩）【孔隙直径>0.5mm；裂缝宽度>0.25mm】

2）毛细管孔隙：流体在外力作用下可自由流动（一般砂岩）【孔隙直径[0.2μm,0.5mm]；裂缝宽度[0.1μm,0.25mm]】

3）微毛细管孔隙：流体在自然压差下无法流动（泥岩）【孔隙直径<0.2μm；裂缝宽度<0.1μm】孔隙大小分布曲线及孔隙大小累积分布曲线： 水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于土壤修复研究。TD-NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质无损检测

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。TD-NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质无损检测

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。TD-NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质无损检测