时域磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域

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-岩芯等多孔介质磁共振弛豫分析技术是核磁共振技术的一个分支被应用在各个行业。时域磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域

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。核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质仪器咨询水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可研究水泥基材料的微观结构、裂缝变化。

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，磁场强度一般在1.0 T以下，主要采集被检测样品的弛豫信息。它的特点是研究原子核在磁场中的一些特性。能提供核周围的分子或环境的信息。并且氢核有极强的磁共振信号极容易被仪器探测。 低场核磁共振射频探头性能： 1) 探头由射频线圈和调谐匹配电路组成。是射频磁场的发生装置。也是核磁信号的接收装置。 2) 探头性能直接影响核磁共振信号的接收灵敏度。低性能探头会导致核磁共振信号的降低甚至丢失。 3) 探头性能直接决定核磁系 统的测量准确度。 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研究、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。

基于低场时域核磁共振技术的土壤润湿性评价标准的探索 土壤的憎水性是土壤润湿性差的直接体现，通常是由于土壤中的有机物在土壤表层形成一层覆层，从而阻碍水分在土壤中的吸收。 从低场时域核磁共振技术理论来看，土壤润湿性差主要表现为：土壤的水分以自由水的形式存在，其横向弛豫时间（T2）当量通常大于1000ms量级。土壤润湿性优主要表现为：土壤中的水分快速吸收，以束缚水形式存在，其横向弛豫时间（T2）反演谱图上有两个在在1ms-10ms，10ms-100ms当量的谱峰。因此，通过计算其弛豫时间的几何平均数，即加权平均T2弛豫时间，可定性评价土壤的润湿性：在土壤样品中加水后，短时间内（几天）持续测量其横向弛豫时间T2，并计算加权平均横向弛豫时间T2gm，如T2gm大于1000ms，那么该土壤样品润湿性差，表现为憎水性；如T2gm小于1000ms，且变化不大，那么该土壤样品润湿性好，持水能力强。 MAGMED磁共振土壤分析仪，以其优化的场强、探头系统等硬件配置，功能强大的软件分析系统，可对土壤样品中的水分信息进行全力精确的测量，可为土壤润湿性评价分析提供一种高效、快捷、精确分析途径。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。

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。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。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FFI、BVI、CBW等检测分析。时域磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域

水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于土壤水分物性研究（冻土未冻水研究、水分迁移研究）。时域磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域

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。时域磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域