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。江苏麦格瑞电子科技有限公司立志成为磁共振仪器行业及磁共振技术应用的先驱者、引导者、合作者!低场时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质冻土未冻水检测
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。低场时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质冻土未冻水检测是一家从事磁共振检测仪器设备的高科技公司。
由饱水与离心状态下的核磁共振T2谱可以看出,束缚水主要集中在小孔隙空间或者极少部分的大孔隙中,这是由于孔隙结构的非均质性对由静电力和毛管作用引起的束缚水的形成有很大影响,对于较大孔隙中的束缚水,主要是由于孔隙的形状不规则而在孔隙的死角处形成束缚水。定量地区分吸附孔和渗流孔对于储层岩石的评价具有重要意义。吸附孔是指在离心力作用下,此流体不能被排出的孔隙,而渗流孔是指水可以在其中自由流动或者在一定的压力下水容易离心出来的孔隙。
随着种植年限的增长,小峰面积呈现消减的趋势,主峰面积呈现增加的趋势。综合研究区各类型土壤吸持自由水和束缚水比重随转化时间的变化特征可知,总体来讲,耕层土壤吸持自由水的性能降低,吸持束缚水的性能提高,土壤吸持水分的有效性下降。这可能是由于大棚土壤耕作次数较少,且多为浅耕,肥料多为表施,灌水次数多,土壤长期保持湿润状态,使得土壤非水稳性团粒结构遭受破坏,通透性变差;无降水、高蒸发量的环境条件导致盐分上升累积,造成土壤板结退化,继而降低了耕层土壤水分的吸持性能。低场核磁共振技术对仪器环境要求不高,具有操作简单快捷、检测速度快、对人体无辐射。
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。 低场时域核磁共振法通过直接测量土壤样品中的水分的弛豫时间信息,能够有效表征水分在土壤样品中的分布,通过对弛豫时间的分析,从而对土壤样品的润湿性进行评价。同时,其无损、非侵入的检测过程,可对同一样品进行重复检测。 MAGMED-Soil-2260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,可为广大科研工作者提供一种高效、快捷、精确的土壤润湿性评价分析途径。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修复研究。低场时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质冻土未冻水检测
多孔介质中水分和气体的传输是研究的重要内容。低场时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质冻土未冻水检测
低场时域核磁共振技术用于水分在土壤中的运动机制研究: 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,其在吸水后,由于部分成分发生相态变化、各个成分之间的相互作用等,致使其水分先进入相对较大的孔隙,而进入微孔则是一个比较长的过程,这与具有稳定结构的多孔介质中水分的运动机制相反(典型多孔介质极先吸水的是微孔),这种现象可通过低场时域核磁共振技术持续检测土壤样品中的水分的弛豫时间明显的观察到。 从T2反演谱图上可以看出,随着时间的推移,大孔中的水(约1000ms)的含量逐渐减少(谱峰面积逐渐减小),小孔中的水(约2.5ms)逐渐增加(谱峰面积逐渐增大)。同时,随着时间的推移,所有谱峰的位置逐渐左移,这说明,水分与土壤中的部分成分发生作用,使土壤的孔径大小发生变化,重新分布。 MAGMED-Soil-2260磁共振土壤分析仪,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,优化的软硬件配置,满足长时间在线测量要求,重复性好,为土壤中的水分运动机制研究提供一种精确、快速、方便的分析途径。低场时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质冻土未冻水检测
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