低场磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质原理

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。多孔介质中水分和气体的传输是研究的重要内容。低场磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质原理

规格化FID法（Normalization method）用于冻土未冻水含量的测量 传统利用FID信号的FIRST数据点进行冻土中未冻水含量的测量的方法，由于FID的First数据点的信号强度包含冻土中冰的信号，所以测得的未冻水含量远高于实际的未冻水含量。为了降低该影响，可使用规格化FID法（Normalization method）测量冻土中的未冻水含量。 规格化FID法的前提条件为：1. FID的信号强度与冻土中的未冻水含量成正比；2. 任何低于冰点的温度下的FID信号强度与任意一高于冰点的参考温度的FID信号强度的比值（FID信号强度的差值与温度的差值的比）恒定不变。时域磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统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非常规岩芯的总体有机质含量（TOC ）检测分析。

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。

相比于经典的土壤水分测量方法，基于低场核磁的土壤水分相态分布探测技术具有操作步骤简单、测试过程便捷、成本投入较低的优势。另外，它还有专门使用的土壤水分测量软件，实现了参数设置、定标、测量、数据上传、查询过程的一体化，可以直接将测试结果实时传输到电脑终端，结合自动灌溉系统，实现了设施菜地土壤管理的科学化和自动化。另外，由于核磁共振测氢技术可以很好地区分不与固体颗粒或溶剂相互作用的自由水和结晶水，以及物理化学键结合的结合水或不易移动水，并且可以通过横向弛豫特征峰面积与土壤含水率之间的线性关系推算出土壤含水量，从而可为土壤水分相态分布的检出提供新的技术支持。磁共振水泥基材料分析仪是用于测试水泥和混凝土样品的台式磁共振分析系统。

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。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。时域磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统应用领域

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。低场磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质原理

水泥基材料是一种非常复杂的材料。 未水化的水泥以晶体矿物为主，但水化后的水泥基材料既含有晶态的钙矾石、氢氧化钙及未水化的水泥矿物，又有Ｃ-Ｓ-Ｈ凝胶及其它非晶态相，且水化产物以非晶态物质为主。同时其结构中既含有固态物质，又有液态的孔溶液及气孔。由于水泥基材料组份和结构的复杂性，大部分的现代测试分析方法在研究水泥水化及其它过程时所能得到的信号不清晰（Ｘ射线衍射为典型），而核磁共振技术无此方面限制，它可表征水分在水泥基材料中的分布及传输，极大地促进水泥基材料的研究。低场磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质原理