小核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质弛豫分析

低场时域核磁共振技术用于土壤中的孔隙分布研究 土壤作为一种非稳态多孔介质，其在吸水过程中，孔隙状态发生变化，并形成新的孔隙分布状态。通常对土壤等多孔介质中的孔隙定性分为3大类：微孔（micropores）、中孔（mesopores）、大孔（macropores）。当孔隙中填充水时，由于水中的氢原子核在不同尺寸的孔隙中，受到的束缚强度不同。基于低场时域核磁共振技术原理，当氢原子在静磁场中，受静磁场作用，定向排列，形成宏观磁矩，被一特定交变磁场激发后，吸收能量，使宏观磁矩发生偏转（90°、180°等），当交变磁场撤除后，受静磁场作用，宏观此举恢复到初始状态，这一过程即共振。其中横向弛豫时间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。多孔介质在水利工程、土木工程等领域有广泛应用。小核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质弛豫分析

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 由于不同的原子核在相同的磁场强度下。有不同的进动频率。所以我们在测量某一原子核的信号时。不会受到其他原子核的干扰。如在测量1H原子核时不会收到19F原子核的干扰。反之亦然。 通过T1、 T2的测量，实现不同样品的组分分析。 弛豫时间T1、 T2由样品性质决定。包括样品中原子核所处物理化学环境、细胞环境、样品中原子核数目、样品的相态等。因此，分析样品中目标原子核的T1、 T2值。可实现研究样品的物理和化学性质。 优点： 直接测量，无需任何处理。 样品无损伤分析，可进行重复测量。 环保、无毒、无任何副作用。 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。小核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质弛豫分析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℃。

 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。

MAGMED Soil-2260高精度磁共振土壤分析仪是用于测试土壤等多孔介质的分析仪。该系统主要用于对样品水分物性。自由与束缚水。以及水分迁移的测量分析。可用于对土壤等多孔介质的孔隙度、孔隙大小分布的测量与分析。还可用于探测和研究样品中的固体有机质。 MAGMED Soil-2260高精度磁共振土壤分析仪采用23MHz磁场强度及进口部件配置。可检测到样品中的微量含氢物质。在保证测量精度的同时。极大拓展了仪器的应用领域。如土壤修复情况评价、质地结构变化对水文特性的影响研究等。核磁共振测量方法一类是测量非均匀磁场中不同时间产生的回波串的信号衰减包络。

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。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。小核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质弛豫分析

岩石和土体是天然形成的多孔介质材料。小核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质弛豫分析

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。小核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质弛豫分析