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低場核磁技術(shù)入門詳解
更新時間:2020-08-14 點擊次數(shù):4818次
低場核磁通過對樣品中含氫流體(油/氣/水)的監(jiān)測,實現(xiàn)在無損條件下觀察樣品中含氫流體的分布和變化規(guī)律。低場核磁共振,磁體強度小于1T。低場核磁共振技術(shù)可應(yīng)用在農(nóng)業(yè)食品、能源勘探、生命科學(xué)、高分子材料、紡織工業(yè)等研究領(lǐng)域。如食品檢測、纖維含油率檢測、巖心孔隙度含油率分析、種子水分含油率分析、生物醫(yī)藥中藥物療效分析、油氣勘探、非常規(guī)能源開發(fā)、橡膠高分子材料、腫瘤靶向造影劑弛豫時間測量、多孔介質(zhì)孔徑分布等研究。
低場核磁的核磁共振原理:
自然界中,水、油、乙醇等物質(zhì)中,氫核帶有正電荷,自旋產(chǎn)生磁場,磁場的方向是隨機無序的,如圖所示,當(dāng)施加恒定的磁場B0后,氫核沿磁場B0方向均勻排布。與主磁場平行同向的質(zhì)子稍多于平行反向的質(zhì)子。產(chǎn)生一個與主磁場方向一致的縱向磁化矢量Mz。此時,質(zhì)子圍繞主磁場軸旋轉(zhuǎn)擺動,也稱進(jìn)動。給體系施加射頻場B1后,氫原子發(fā)生能級躍遷,磁化矢量發(fā)生偏移,由原來的Mz(初始值為M0)轉(zhuǎn)變?yōu)镸xy;撤銷射頻場后,磁化矢量恢復(fù)至原來的方向。撤銷射頻場后,Mz 隨時間變化呈指數(shù)型,T1是磁化矢量達(dá)到其較大值63%時對應(yīng)的時間;Mxy隨時間變化呈指數(shù)型, T2是磁化矢量達(dá)到其較大值37%時對應(yīng)的時間。弛豫的本質(zhì)直接反映了分子與分子間,分子與環(huán)境間的相互作用。
T1 縱向弛豫時間。核自旋和晶格的相互作用,使自旋系統(tǒng)與晶格間發(fā)生能量交換,自旋系統(tǒng)和晶格達(dá)到平衡,通常把原子核所在環(huán)境的周圍的所有分子,包括固體、液體或氣體,都稱為“晶格”。T1與以拉莫頻率旋轉(zhuǎn)的分子數(shù)量成正比。T1主要受磁場強度、溫度和粘度的影響。
T2 由自旋系統(tǒng)內(nèi)部交換能量引起的,自旋系統(tǒng)的總能量不變,T1與不以拉莫頻率旋轉(zhuǎn)的分子數(shù)量成反比。T2主要受磁場強度、溫度和粘度的影響。