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新核磁共振技术利用地球磁场 或助石油测井(2)

 更新时间:2014-08-24 08:07

  然而,对于无法放置在磁铁内部的物体而言,对它进行化学特性描述则要求另一种不同的方法。在非原位核磁共振测量中,一个典型高场实验的几何原理被翻转使用,探测器探测到样本表面,然后磁场被投射到这个物体上。这种情景的一个重大挑战在于在足够大的样本区域里产生均匀磁场:产生足够的磁场强度以进行传统的高分辨率核磁共振测量是不可行的。

  因此,放弃选择超导磁体,磁场核磁共振测量可以依赖地球的磁场,前提是有一个足够敏感的磁强计。“地球磁场的一个优势在于它是均匀的,” 甘瑟尔解释道。“而地球磁场被用于诱导检测的核磁共振成像(MRI,是NMR技术的一个同类)的问题在于你需要一个足够强且均匀的磁场,因此你需要将整个物体包裹上超导线圈,这在某些应用领域,例如石油测井,是不可能实现的。”

  “磁共振的敏感性取决于磁场,因为磁场会导致被检测到的旋转略微对齐。应用的场越强,信号越强,它的频率也越高,这些都有助于检测的敏感性。” 巴贾杰解释道。地球的磁场的确很弱,但光学磁强计可以作为没有任何永久磁铁的背景场里进行超低场核磁共振测量的探测器。这意味着非原位测量会仅因磁场强度就丢弃化学敏感性,但这种方法也具有其它优势。

  弛豫和扩散

  在高场核磁共振里,样本的化学特性是从它们的共振光谱里确定的,但如果没有超高场或者极其长久的一致信号(这两种情况都需要永久磁铁),这也是不可能的。相比之下,低场核磁共振的弛豫和扩散测量对于确定散装材料特性来说绰绰有余。

  “低场(你可以使用永久磁铁或者地球磁场)的方法便是测量自旋弛豫,” 甘瑟尔解释道。弛豫是指极化的自旋回归均衡的速率,这是基于系统的化学和物理特性。此外,核磁共振实验会基于化合物的不同扩散系数而溶解它,而扩散系统取决于分子的大小和形状。

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