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低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统原理 江苏麦格瑞电子科技供应

上传时间:2025-02-07 浏览次数:
文章摘要:通过不同含水量土壤在静置不同时间后的一维弛豫时间分析,可推断:水分进入土壤后,将立即渗透至不受约束的有机质中,形成凝胶相,不受约束矿物颗粒(粘土)的微孔中,这一过程很短。然而随着水分的进入,土壤的组分单元将与水分产生相互作用,如水

通过不同含水量土壤在静置不同时间后的一维弛豫时间分析,可推断:水分进入土壤后,将立即渗透至不受约束的有机质中,形成凝胶相,不受约束矿物颗粒(粘土)的微孔中,这一过程很短。然而随着水分的进入,土壤的组分单元将与水分产生相互作用,如水分渗透进有机质与矿物颗粒的结合界面,从而阻断之间的氢键连接、离子键连接、共价键连接等,甚至还伴随着水解作用的产生,随着这些约束的破坏,其产物如分离出的有机质和矿物颗粒进一步吸水,从而终达到水分传输分布的平衡状态,反推,当如土壤失水干燥时,伴随着凝胶相失水坍塌、有机质与矿物质在界面作用下,重新分型聚集,封闭微孔等。这可有效表征土壤在吸水/失水过程中微观结构的变化,对土壤中水分的迁移、水分子动力学研究等提供依据,同时,这一微孔打开/封闭的过程,将极有可能使污染物在土壤中聚集,从而形成土壤污染。T2弛豫时间反演谱图累加值,可有效用于土壤总体含水量的测量,开展土壤持水能力的研究。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。低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统原理

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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。一体式水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质弛豫信号多孔介质在水利工程、土木工程等领域有广泛应用。

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低场时域核磁共振用于土壤润湿性的检测 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。 传统的评价方法包括乙醇滴定法(MED)和水分渗透时间法(WDPT),这两种方法虽然检测快速、易于操作,但也有着不可忽略的弊端。在MED法中:如果不忽略固-液分子相互作用性质的差异的情况,那么土壤/水/空气系统不能直接与土壤/乙醇水溶液/空气系统进行比较,且MED测试结果重复性较差。在WDPT法中:时间维度的选择过于随意,且无特定的物理意义。

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对混泥土水化养护进行分析。

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MAGMED Soil-2260磁共振土壤分析仪系统是一款用于测试土壤等多孔介质的专业分析仪器。仪器基于低场时域核磁共振原理。采用目前世界上极新的核磁共振电子控制部件、专业的数据采集和分析软件、以及对样品分析所制定的测量规程。使得该仪器成为强有力的核磁共振分析的工具。 MAGMED Soil-2260磁共振土壤分析仪通过测量样品中不同含氢组分的弛豫时间信息。从而获得样品的相关信息。同时Soil-2290可满足长时间在线测量。对于样品因外部条件变化而引起的微观结构、裂缝变化。盐类在孔隙中的形成。水分在样品中的扩散等进行实时测量。通过前后测量结果的对比实现上述研究。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孔隙物性研究(孔隙度分析、孔径大小分布)。低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统原理

水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可对水泥基材料不同配方选择进行研究。低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统原理

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。低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统原理

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