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。小型核磁共振仪器能够从频率维度、空间维度和时间维度信息表征物体特性。高精度水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域示例
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。核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质仪器咨询多孔介质中水分和气体的传输是研究的重要内容。
对常规水稻土和不同转化年限设施蔬菜地犁底层土壤进行即时扫描得到的 T2谱线可知,耕层土壤小峰横向弛豫时间集中分布在 3~2000 ms,犁底层土壤小峰横向弛豫时间的集中分布在6~100 ms,耕层土壤分布范围明显大于犁底层土壤,说明耕层土壤吸持自由水的能力明显大于犁底层土壤,即耕层土壤吸持水分的有效性更强。水稻土转化为大棚蔬菜地土壤2 a后即出现了新犁底层,使得原有的犁底层位置上移,耕层空间压缩。]认为长期的复耕压实和黏粒淀积是产生新犁底层的主要原因。由于犁底层结构致密,会严重妨碍空气和水分的运动,进而会对作物根系的延伸以及对土壤水分的吸收产生很大的影响。
核磁共振技术在水泥基材料中得到了广阔地应用,该技术在水泥基材料中的应用主要包括三大类: 水泥水化进展表征、水泥浆体孔结构演化表征和水泥化学相关信息表征。运用低场核磁共振技术测试水泥的水化进程,该技术可在不破坏样品的前提下,利用水分子中质子的弛豫特性研究水泥基材料中水的含量及其分布的变化,具有快速、连续和无损的优势。随着水化反应的进行,水的状态从自由水向化学结合水、物理吸附水和孔隙水转变。核磁共振技就是通过探测不同结合状态的水分子中的质子信号来研究水化过程。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。
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。核磁共振磁体的主要指标有磁场强度、磁场均匀性、磁场的温度稳定性。增加磁场强度能够。高精度水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域示例
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中油和水的温度压力特性检测分析。高精度水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域示例
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。高精度水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域示例
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