高精度磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域示例

水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质核磁共振弛豫信号 T1弛豫信号 纵向弛豫时间T1：当射频脉冲撤销后。平行于外加磁场B0方向。宏观磁矩由0恢复到M0的时间 与样品中原子核所在的分子环境以及外加磁场强度有关； 磁场越高。宏观磁矩越大。T1信号越强。 主要测量脉冲：IR、SR脉冲 T2弛豫信号 横向弛豫时间T2：当射频脉冲撤销后。垂直于外加磁场B0方向。宏观磁矩由M0恢复到0的时间； 与样品中原子核的分子运动以及外加磁场强度有关； 分子运动越剧烈。 T2越长，反之T2就短； 磁场均匀性越好。分子运动一致性越高。信号衰减越缓慢； 磁场越高。宏观磁矩越大。T2信号越强。 主要测量脉冲：FID、CPMG。衍生的脉冲Solidecho等 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、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。非常规岩芯分析仪具有高性能驱替系统，及大围压1万psi，及大驱替压8千psi，最高温度120℃。高精度磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域示例

用核磁共振研究掺防冻剂的白水泥浆体的结冰抗冻行为，发现在－２℃时核磁共振信号出现突变，这是由于大于50nm孔隙里面的水出现结冰。同时还发现掺以硝酸钙为主的防冻剂会减少尺寸在3～10nm 范围内的孔隙数量，形成相对粗大的孔隙（尺寸不小于30nm的孔隙数量有所增加），这将促使防冻剂在混凝土内部孔隙中更好地渗透扩散，增强其作用效果。用核磁共振质子纵向弛豫研究了高效减水剂对白水泥浆体水化进程的影响，发现高效减水剂可以延长水泥浆体工作性的保持时间，并且明显加速水泥的水化。小核磁水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质弛豫分析多孔介质中水分和气体的传输是研究的重要内容。

低场时域核磁共振技术用于土壤中水分的运动机制研究 土壤作为一种包含多中成分：多种矿物质、多种有机质的复杂非稳态的多孔介质，其吸水后，水分的渗透机理与典型稳态多孔介质中水分的渗透机理相违背，而是先进入大孔，进入微孔则是一个缓慢、漫长的过程，这说明水分与土壤中的部分组分相互作用，从而改变了土壤的微观结构。典型的解释是：土壤吸水后，水分与土壤中的有机质相互作用，形成“凝胶相”，打开土壤中的微孔系，从而吸水膨胀。但内在机理有待进一步研究。 基于低场时域核磁共振技术，通过对土壤样品的各个单独组分（如蒙脱石、腐殖酸）及全土吸水后的弛豫时间测量和分析，得出：土壤中的水分进入微孔之所以是一个缓慢、漫长的过程，主要是因为土壤渗透如有机质和矿物颗粒的结合界面、破坏有机质和矿物颗粒之间的相互作用，从而使土壤中形成凝胶相，并打开矿物颗粒（蒙脱石粘土）的微孔系的时间较长。 MAGMED-Soil-2260磁共振土壤分析仪，能够精确、全力的采集土壤样品中所有孔径对应的弛豫时间信号，优化的软硬件配置，满足长时间在线测量要求，重复性好，为土壤中的水分运动机制研究提供一种精确、快速、方便的分析途径。

粘土结合水、毛细管结合水和可动水具有不同的孔隙大小和位置。烃类流体在孔隙空间中的位置与盐水不同，通常占据较大的孔隙。它们在粘度和扩散系数上也与卤水不同。核磁共振测井利用这些差异来表征孔隙空间中的流体。图1.13定性地表示了岩石孔隙中不同流体的核磁共振性质。一般来说，结合流体的T1和T2时间都很短，扩散速度也很慢(小D)，这是由于分子在小孔隙中的运动受到限制。游离水通常具有中等的T1、T2和D值。碳氢化合物，如天然气、轻质油、中粘度油和重油，也有非常不同的核磁共振特征。天然气表现出很长的T1时间，但很短的T2时间和单指数型弛豫衰减。油的核磁共振特性变化很大，很大程度上取决于油的粘度。较轻的油具有高度的扩散，具有较长的T1和T2时间，并且通常表现为单指数衰减。随着黏度的增加和碳氢化合物混合物变得更加复杂，扩散减少，就像T1和T2时间一样，弛豫伴随着越来越复杂的多指数衰减。基于孔隙流体信号的独特核磁共振特征，已经开发出应用程序来识别并在某些情况下量化存在的碳氢化合物类型。增加核磁共振磁场强度能够提高检测的灵敏度，增加核磁共振磁场均匀性能够提高弛豫信号质量。

对水稻田转化为设施菜地土壤质量的演变按研究侧重点不同大致分为3个方面：土壤物理性质、土壤化学性质和土壤生物学性质演变。在土壤化学和生物学性质的演变研究方面，对水稻田转化后的设施菜地土壤研究发现土壤盐渍化、酸化、养分累积、微生物活性降低等现象频现。近年来，随着核磁共振技术的不断发展，研究者结合先进的核磁扫描和成像技术，实现了低场核磁测氢技术在农业领域、生命科学领域、石油/多孔介质领域、食品/药品领域、高分子材料领域、轻工纺织领域的应用。一方面，由于低场核磁具备场强低（<0.5T）、磁场稳定、均匀性好等优势，对Fe2+、Fe3+、Mn6+等含量较高的土壤磁化作用较小，从而可以检出土壤含水率。另外，由于低场核磁探测设备具有体积小、质量轻、易携带等特点，可以实时、动态、快速、准确地监测田间土壤水分相态的变化，这对于研究农田水分变化规律以及分析和计算农田灌溉用水量具有重要意义。非常规岩芯分析仪与石油岩芯领域国际科研机构合作，标准的非常规岩芯分析流程，全力的技术支持。小核磁水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质分析仪

多孔介质在水利工程、土木工程等领域有广泛应用。高精度磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域示例

表层沃土商品土中腐殖酸（HA） 提取及HA覆层sand样品的制作；重油中沥青（Asphaltenes）提取及沥青覆层sand样品的制作； 标准样品0.002 M CuSO4溶液的弛豫时间当量240us（1MHz）；Bulk蒸馏水的弛豫时间当量2500ms； 3.5cm直径、5cm高的样品管；承装样品的高度略小于1.5cm（磁场的MORE检测区域），加盖，特氟龙胶带缠绕，防止蒸发； 以1滴/秒的速度滴加蒸馏水，直至样品的上表面有一薄层液体，模拟下雨的情况； 如果不加水，NMR测得的都是噪音信号，这说明该文章中所使用的NMR设备和测量方法无法测得固体有机质信号； 前后两次测量土壤样品的幅值误差小于4%（验证重复性）； 标准样品的幅值误差小于5%，整个实验周期内（约20天）； NMR定量测量水含量与Mass balance方法（天平）误差小于5%，NMR定量测量含水量的精度达到0.01g。高精度磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域示例