一站式核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质技术原理

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。 低场时域核磁共振法通过直接测量土壤样品中的水分的弛豫时间信息，能够有效表征水分在土壤样品中的分布，通过对弛豫时间的分析，从而对土壤样品的润湿性进行评价。同时，其无损、非侵入的检测过程，可对同一样品进行重复检测。 MAGMED-Soil-2260磁共振土壤分析仪，以其优化的场强、探头系统等硬件配置，功能强大的软件分析系统，可为广大科研工作者提供一种高效、快捷、精确的土壤润湿性评价分析途径。小型核磁共振仪器能够从频率维度、空间维度和时间维度信息表征物体特性。一站式核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质技术原理

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，主要采集被检测样品的弛豫信息。它的特点是研究原子核在磁场中的一些特性。能提供核周围的分子或环境的信息。并且氢核有极强的磁共振信号极容易被仪器探测。 低场核磁共振射频探头性能： 1) 探头由射频线圈和调谐匹配电路组成。是射频磁场的发生装置。也是核磁信号的接收装置。 2) 探头性能直接影响核磁共振信号的接收灵敏度。低性能探头会导致核磁共振信号的降低甚至丢失。 3) 探头性能直接决定核磁系 统的测量准确度。 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。一站式水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可对混泥土的耐久性进行分析。

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。

对于水泥中的结晶水，主要来自于水泥水化过程的产生的微晶相氢氧化钙中的羟基信号、钙矾石中的结晶水信号，其T2弛豫时间非常短~10us左右。常规的T1-T2测量方法能够重聚由于化学位移各向异性、潜在的磁场不均匀性以及异核偶极耦合相互作用造成的磁化损失，对于氢氧化钙中同核偶极耦合作用造成的信号损失无能为力，因此常规T1-T2测量方法检测到水泥基材料中的固体信号比较困难。而固体回波可以重聚氢氧化钙中孤立的1/2自旋对产生的同核偶极耦合作用造成的信号损失，因而可以检测到水泥基材料中的固体信号。我们将多固体回波序列用于T1-T2弛豫测量，多固体回波序列(图1)由标准二维弛豫序列结合固体回波组成。目前，该二维脉冲序列测量方法已用于岩芯、矿物等多孔介质材料。我们将二维固体脉冲测量方法应用于水泥样本的研究中，目的是使用低场核磁共振技术获得更完整的水泥材料中的固体信号。非常规岩芯磁共振分析仪可测0.02毫升水样，误差±0.5%，并可对气体，如甲烷等，可直接测量。

核磁共振是指处于静磁场中的具有自旋属性的原子核。如氢（1H）、氟（19F）、碳（13C）等。在另一交变磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂。共振吸收某一特定频率的射频辐射的物理过程。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。 低场核磁设备一般采用永磁体。测试样品介于两磁极中心。通过特殊的激励与信号处理即可得到稳定的核磁共振信号。主要测试参数包括纵向弛豫时间、横向弛豫时间、自扩散系数等。其体积与重量较小。易于移动。而且操作简单。易于维护。水泥基材料的选择和设计对多孔介质的性能有重要影响。无损伤水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质分析

低场核磁共振弛豫分析仪软件是整个仪器的灵魂。主要完成射频脉冲发射和信号检测的控制。一站式核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质技术原理

Soil-2260磁共振土壤分析仪是由江苏麦格瑞电子科技有限公司研发设计。配合22MHz系列的土壤分析仪使用的检测软件。磁共振土壤分析仪可以安装在Windows 10 64bit（推荐）系统下。用来测量样本信号和进行信号的后处理。通过使用土壤分析仪和磁共振土壤分析仪软件。用户可以快速的得到样本的水分含量。孔隙率、含氢率等信息。 磁共振土壤分析仪软件的主要功能与操作包括探头参数设置与自检功能、脉冲检测功能和数据处理功能。 磁共振土壤分析仪软件检测功能。即利用不同NMR脉冲序列。对探头中的待测样本进行信号获取。SoilNMR提供低场核磁共振检测中常用的一维和二维脉冲序列。其中一维脉冲序列包括：OnePulse脉冲序列、CPMG脉冲序列、IR脉冲序列、SR脉冲序列。二维的脉冲序列包括：T1-T2二维脉冲序列。一站式核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质技术原理