桔灯仪器



当前位置:首页 > 桔灯仪器 > 实验室设备 >

  • 应用领域
  • 系统介绍
  • 技术参数
  • 应用实例
  • 更多>>

    

NMR-MINI-3 核磁共振分析仪


这是一款用于研究沉积样品渗透性的移动式核磁共振分析仪。

\
 
NMR-MINI-3 核磁共振系统测量的是充填在岩石孔隙中的水的氢质子的自由感应衰减(FID)信号。由此可以估算岩石样品中自由水的绝对孔隙度,也可以得到关于孔隙大小的相关信息。测量过程是在地球磁场的环境中进行的。配套的PC操作软件可以计算主频、峰值振幅、相位和横向弛豫时间T2。时间序列会被存储下来,以便用户进行其他计算。此仪器也可以测量纵向弛豫时间T1。应用自旋回波技术来计算横向弛豫时间T2
 
与传统的试验室仪器相比,NMR-MINI-3 核磁共振分析仪价格比较便宜。核磁共振分析仪可以在偏远的地区使用,也可以在嘈杂的实验室使用。基本机体和接收机与 MRS-MIDI 系统是一致的。它的传感器可以测量直径为40 mm 和65 mm的样品。

NMR-MINI-3 组件:

  • 基本机体,带有AD转换器和USB;
  • 发射机,带有信号发生器;
  • 传感器,带有发射线框,接收线框,样品架;
  • 1-4 接收机,带有放大器和BP滤波器
  • 噪声传感器(2 参考线框)
  • PC控制操作软件:极化,记录,可视化,处理和存储数据。
\
 NMR-MINI-3 原理图

操作软件      
                
操作软件可以在数据记录之后立即显示每个FID曲线。全时间序列会被存储,以便用户进行其他计算。采用精度高于FFT的方法计算频率。软件支持记录叠加。这提高了数据质量,即使在含水量比较低,或者外部噪音很大的情况下也适用。地球磁场是不断变化的,因此,每个记录在被叠加之前,都会自动进行频率修正。用户可以进行参数的选择:采样率、记录长度、数字带宽滤波器、脉冲宽度等。
 
\
 PC操作软件的主界面。 此图显示的是100ml蒸馏水的FID曲线图

FID 测量模式
 
强大的静态磁场使质子发生偏振,使这些质子垂直地球磁场方向排列(图3)。电流突然关断之后,感应磁场立即下降,质子发生旋进,回到最初的方向-平行于地球磁场方向。FID曲线以2kHz的频率被记录下来(图2,公式2)。质子旋进频率与地球磁场强度成正比(公式1)。
 
\
旋进频率 (1)

\
自由感应衰减 (2)


此仪器也是一个质子磁力仪,分辨率大于0.1Hz (±2.5 nT)。

\

BA: 偏振场,BE: 地球磁场,BP: FID

案例分析
 
对FID进行评价,可以得到重要的孔隙参数。峰值振幅E0 与孔隙中自由水的含量成正比。如果探头被饱和,可以通过E0计算孔隙度。T2时间与孔隙的直径是密切相关的。计算核磁共振参数时,需要计算FID的包络线。对FID的包络线进行拟合,可以得到所有的参数信息。图4a展示了不同岩石样品。被污染的样品的孔隙可能被非液体的物体充填。图4b展示了不同油类的数据。

 
\
四个天然的和人工的岩石样品的FID。 62 ml, 4 stacks。

 
 
 \
 
非液体的FID。 弛豫时间与密度为1H的岩石样品的粘度和峰值振幅相关。

评价水质
 
顺磁性的溶解盐离子,如铬、铁、镍、铜,会降低弛豫时间T2。可以据此来评价水质。图4c展示了硫酸铜浓度对FID的影响,作为参考,去除矿物质的水的FID也被显示出来。我们可以看出,检查能力为饱和溶液的±0.02%。
 
\
不同浓度的硫酸铜溶液的FID(彩色)。去矿物质水(黑色)

纵向弛豫时间T1测定
 
大的磁场梯度会使质子发生相位偏移,降低T2时间。另一个重要的参数,纵向弛豫时间T1不会受到影响。NMR-MINI-3可以通过两种方式测量T1。一种是反转恢复技术。一种是利用峰值振幅E0和极化脉冲持续时间,通过公式3进行计算。图5展示了水样品的结果。

 
\

\
50 ml 水样品。 FID 峰值振幅与脉冲持续时间 结果: E0 max=163 mV, T1=1.96 s

技术参数

传感器
  • 重量:11 kg
  • 尺寸:25 x 25 x 30 cm3

样品
  • 体积:430 ml
  • 尺寸:S 65 mm, L 130 mm

发射机
  • 重量: 2 kg
  • 尺寸:16 x 20 x 25 cm3
  • 电源: 12 V (电池)

接收机
  •  噪声:1 nV Hz-1/2
  • BP 滤波器:1000 - 3000 Hz
  • 停滞时间: <4 ms
  • 重量: 1 kg
  • 尺寸: 16 x 18 x 25 cm3

基本机体
  • 8 通道,USB接口
  • 16 Bit AD 转换器
  • 采样率: 大于400 kHz

最低PC 要求
  • 1 GHz, 512 MB 内存
  • 分辨率:1024 x 768
  •  USB 卡槽

PC 软件
  • Windows XP, 7
  • 控制整个系统
  • 时间序列的记录、存储、显示和叠加
  • 多指数配置
  • FID峰值振幅、相位T2*, T2, T1的计算。
     
自旋回影像-横向弛豫时间T2测定方法

图6是一个经典的Hahn自旋回波系列。一旦FID已经完全放松到180°,脉冲就会在450ms时应用。另外450ms以后,一个自旋回波就会被注册。在户外,水中的T2时间是~2S。在室内,T2时间往往因为不均匀的大地磁场而减小。


\
图6. 自旋回影像。 延时(450 ms) 和180° 脉冲的持续时间 (38 μs) 可以以100ns,8次叠加进行设置。

三氟乙醇
 
\
三氟乙醇溶液呈现了更复杂的曲线谱。分子中包含可极化的原子:1H & 19F。蓝色:NMR-MINI-3数据;红色:Bernarding & Macholl (Uni. Magdeburg)数据。




上一篇:MRA核磁共振岩样分析仪
下一篇:实验室岩芯取样机