氢核磁核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质检测原理

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，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。土壤中水分的渗透机理/水分迁移、水分子动力学等是一个复杂的过程，其对土壤微观结构的影响，直接影响土壤的相关特性，如土壤的持水能力、吸湿量、土壤污染等。水作为一种典型的含氢组分，是低场时域磁共振技术主要的检测目标物，通过对土壤吸水/失水过程中，土壤中水分弛豫时间的测量分析，可有效表征土壤的微观结果，土壤中水分的迁移情况、渗透机理、水分子动力学等，为土壤性能分析，如土壤的孔隙分布、土壤的污染研究等提供支撑。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。氢核磁核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质检测原理

低场时域核磁共振技术（弛豫时间理论）以其无损、无侵入、检测时间短、可检测至更加微观的维度等特点，在土壤分析领域的应用越来越被科研工作者关注，尤其在土壤孔隙表征方面，包括孔径大小测量、孔径分布分析等。与X-Ray计算机断层扫描技术（X-Ray Computed tomography）相比，低场时域核磁共振技术检测更快，可对土壤中的纳米级孔隙进行定量分析，可用于研究土壤不同系统中的水动力学研究，如陶土/水系统、有机物/水系统等。核磁共振弛豫理论应用在70年代极先被引入土壤研究领域，用于测量土壤样品中的水含量，之后随着技术理论的越来越成熟，应用范围越来越广，如泥煤样品中水的表征、水与土壤的相互作用、有机物与土壤的相互作用等。而对于土壤孔隙特征的表征应用则开始于90年代，从极初的辅助定性分析，到精确定量表征，从精度要求不高的大尺寸孔隙表征，到纳米级孔隙的分布研究，从单一的表征孔隙，到研究土壤中溶质变化、土壤中有机质和陶土膨胀对孔隙影响的系统研究，与土壤科学研究领域传统方法相比，低场时域核磁共振技术正以其独特的技术先进性，成为土壤科学研究领域越来越重要的研究手段和方法。高精度核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质解决方案多孔介质具有高渗透性和良好的力学性能。

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。

孔隙结构：单重、双重、三重孔隙介质；共六种孔隙结构类型

1、单重孔隙介质

1）粒间孔隙结构：由大小形状不同的颗粒组成，颗粒间间隙被胶结物质填充；（等效球体-等直径/变截面微毛细管-网络模型）

2）纯裂缝结构：不规则、不渗透；（裂缝网络分隔）

2、双重孔隙介质

1）裂缝-孔隙结构：粒间孔隙介质又被裂缝分隔为多个块状单元；（双重孔隙度、渗透率）

2）溶洞-孔隙结构：粒间孔隙岩石中分布着大的溶洞，尺寸超过毛细管大小；（两种流动规律：粒间孔渗流规律、溶洞孔纳维斯托克斯方程）

3、三重孔隙介质

1）孔隙-微裂缝-大洞穴

2）孔隙-微裂缝-大裂缝 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。

MAGMED-Soil-2260高精度磁共振土壤分析仪产品特色 1)高灵敏度：23MHz磁共振频率确保仪器的高灵敏度。 2)大磁极间距，满足大样品尺寸要求。并可升级为带有温压场探头系统。 3)多种附件：多种直径选配常温探头。满足用户不同样品尺寸要求。 4)特有T1-T2二维脉冲：可精确区分样品中不同的含氢组分。及强力束缚水信息。 5)特有T2-T2二维脉冲：可研究水分在联通孔中的迁移情况。 Soil-2260高精度磁共振土壤分析仪主要参数 1)磁体类型：稀土永磁体 2)磁场强度：0.5T (22.5 MHz) 3)标配探头： (Φ60 mm)核磁共振弛豫分析技术则根据物体内部不同物质的弛豫特性实现物质组分的鉴别和定量分析。低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质总体孔隙度检测

岩石和土体是天然形成的多孔介质材料。氢核磁核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质检测原理

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。氢核磁核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质检测原理