高精度磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质的应用

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。 水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质核磁共振检测技术特点： 测量目标原子核的特一性。高精度磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质的应用

 对常规水稻土和不同转化年限设施蔬菜地犁底层土壤进行即时扫描得到的 T2谱线可知，耕层土壤小峰横向弛豫时间集中分布在 3～2000 ms，犁底层土壤小峰横向弛豫时间的集中分布在6～100 ms，耕层土壤分布范围明显大于犁底层土壤，说明耕层土壤吸持自由水的能力明显大于犁底层土壤，即耕层土壤吸持水分的有效性更强。水稻土转化为大棚蔬菜地土壤2 a后即出现了新犁底层，使得原有的犁底层位置上移，耕层空间压缩。]认为长期的复耕压实和黏粒淀积是产生新犁底层的主要原因。由于犁底层结构致密，会严重妨碍空气和水分的运动，进而会对作物根系的延伸以及对土壤水分的吸收产生很大的影响。小核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质分析设备水泥基材料-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。

两种二维核磁共振方法的测量结果中较明显的差异在于峰D的位置处的信号强度。从图中可以看出相比于使用常规T1-T2测量方法的结果，使用solidechoT1-T2测量方法可以得到更多的核磁共振信号。由于固体回波可以重聚氢氧化钙固体中存在的同核偶极耦合，可以认为峰D位置的是水泥水化过程中生成的固体产物的信号，通过进一步验证，得出峰D主要为钙矾石中结晶水的信号。另外，整体看峰C和峰D所在的区域，solidechoT1-T2测量方法测得的信号强度比常规T1-T2测量方法测得的信号强度高出31%，主要增强了峰D位置处的信号。综上所述，solidechoT1-T2测量方法可以获得更加完整的固体信号，对利用低场核磁共振技术开展水泥水化过程中的固体产物如氢氧化钙的定量研究具有重要意义。

磁共振横向弛豫时间T2是描述氢原子核弛豫快慢的特征参数，其大小反应了氢原子核所处的环境，即束缚的越强烈，弛豫越快，T2越小。基于此，当土壤中充满水，通过对土壤样品T2弛豫时间的测量及T2弛豫时间的一维反演分布，可获得3-4个明显的谱峰，分别对应微孔、中孔、大孔及完全自由水，每个谱峰的积分面积对应该类型孔隙所占的比例，从而对土壤中的孔隙分布做出评价分析。通常微孔和潜力束缚水对应的T2为0.1-60ms之间，谱峰在60-300ms之间则表征中孔中水，大孔中的水对应的谱峰在300-1000ms之间，而完全自由水（Bulk water）的弛豫时间2s-3s之间。 MAGMED-Soil-2260磁共振土壤分析仪，配备22MHz静磁场，能够有效提高信号的信噪比，探头死时间小于15us，极短回波时间0.08ms，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，为土壤的孔隙分布研究提供一种精确、快速、方便的分析途径。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。

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。水泥基材料与土壤、岩芯的相互作用影响多孔介质的性能。高精度TD-NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用介绍

水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于探测和研究多孔样品中的固体有机质。高精度磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质的应用

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。高精度磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质的应用