核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质土壤固体有机质探测

水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质核磁共振(NMR)基本原理: 带自旋的原子核（1H） 1) 一个带电的自旋体产生一环形电流。从而形成微观磁场自旋磁矩； 2) 自旋磁矩与一般的小磁铁一样具有南北极； 3) 在无外加磁场时。物质中的原子核磁场的指向是无规则分布的。宏观磁矩M0为0宏观磁矩M0的形成； 4) 置于静磁场中原子核与磁场产生作用。沿着磁场方向定向排列。形成宏观磁矩M0 NMR信号产生原理 1) 样品进入检测区域。样品中中氢原子核的磁矩将沿着静磁场方向排列并形成宏观磁矩M0 2) 施加特定频率激发脉冲。宏观磁矩定向偏转 3) 脉冲结束。宏观磁矩定向恢复并产生核磁共振信号 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。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于非常规岩芯总孔隙度及有效孔隙度检测。核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质土壤固体有机质探测

水泥基材料的水化包括四个阶段: 反应期、诱导期、加速期和减速期。水泥浆体的 T1 ( 纵向弛豫时间) 和 T2 ( 横向弛豫时间) 随着水化的进行而逐渐减小，其中T1 能够反映水泥水化的不同阶段，对水泥基材料孔结构的研究主要有三个方面的指标: 孔隙率、孔尺度分布和孔比表面积， 常用的方法是压汞法和气体吸附法，在研究过程中，这两种方法均需将样品进行预先干燥，这很容易导致样品中的微孔结构遭到破坏，而且不能对同一个样品进行连续测试，难以得到孔结构连续变化的特征。而核磁共振技术可在非破坏条件下，可以连续测试水泥基材料的孔结构的变化，极大地促进水泥基材料的研究。高精度NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质孔径分布检测水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于土壤水分物性研究（冻土未冻水研究、水分迁移研究）。

核磁共振技术在水泥基材料中得到了广阔地应用，该技术在水泥基材料中的应用主要包括三大类: 水泥水化进展表征、水泥浆体孔结构演化表征和水泥化学相关信息表征。运用低场核磁共振技术测试水泥的水化进程，该技术可在不破坏样品的前提下，利用水分子中质子的弛豫特性研究水泥基材料中水的含量及其分布的变化，具有快速、连续和无损的优势。随着水化反应的进行，水的状态从自由水向化学结合水、物理吸附水和孔隙水转变。核磁共振技就是通过探测不同结合状态的水分子中的质子信号来研究水化过程。

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。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于非常规岩芯的总体有机质含量（TOC ）检测分析。

.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。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，主要采集被检测样品的弛豫信息。时域磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用介绍

低场核磁共振弛豫分析仪软件用在计算机上的上位机部分，实现向仪器通信发送控制指令。核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质土壤固体有机质探测

低场时域核磁共振技术用于水分在土壤中的运动机制研究： 土壤是一种具有复杂成分的多孔介质系统，包括粘土（伊利石、高岭石、蒙脱石等）、有机质（腐殖酸、酯等）等，其在吸水后，由于部分成分发生相态变化、各个成分之间的相互作用等，致使其水分先进入相对较大的孔隙，而进入微孔则是一个比较长的过程，这与具有稳定结构的多孔介质中水分的运动机制相反（典型多孔介质极先吸水的是微孔），这种现象可通过低场时域核磁共振技术持续检测土壤样品中的水分的弛豫时间明显的观察到。 从T2反演谱图上可以看出，随着时间的推移，大孔中的水（约1000ms）的含量逐渐减少（谱峰面积逐渐减小），小孔中的水（约2.5ms）逐渐增加（谱峰面积逐渐增大）。同时，随着时间的推移，所有谱峰的位置逐渐左移，这说明，水分与土壤中的部分成分发生作用，使土壤的孔径大小发生变化，重新分布。 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。核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质土壤固体有机质探测

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