低场核磁检测技术 核磁检测技术简介核磁检测技术简介核磁检测技术简介核磁检测技术简介 低场核磁共振技术检测可应用在农业食品、能源勘探、高分子材料、 纺织工业生命科学等行业领域如食品检测纤维上油率检测岩心纺织工业、生命科学等行业领域，如食品检测、纤维上油率检测、岩心 含油率分析、种子含油率分析、生物医药中的药物疗效分析、石油勘探、 非常规能源开发橡胶高分子材料等测定肿瘤靶向造影剂弛豫时间测非常规能源开发、橡胶高分子材料等测定、肿瘤靶向造影剂弛豫时间测 量、多孔介质孔径及其分布研究等，经过不断延伸的技术与应用开发和 多年专业服务获得业界一致认可。低场核磁技术打破了国外技术的垄多年专业服务，获得业界致认可。低场核磁技术打破了国外技术的垄 断，技术水平远超国内同行，达到国际先进水平。 低场核磁共振技术已迅速成长为新兴分析仪器产业最具发展潜力和低场核磁共振技术已迅速成长为新兴分析仪器产业最具发展潜力和 活力的行业！ 目前能够提供低场检测的单位有上海亘久科技，纽迈科技， 获得行业内较好的口碑。得碑 高场磁共振/傅里叶磁共振 （FT-NMR） 低场磁共振/时域磁共振 （TD-NMR） 研究分子化学结构研究分子运动特性 H C C H H H H C C H H H O H H CH2 H C C C H H H H C H HC=OHC=CH3 2.00E+07 2.50E+07 3.00E+07 itrary unit 分子运动性增强 5.00E+06 1.00E+07 1.50E+07 Amplitude (arbi 0 ppm428610 0.00E+00 304050607080 T2 (microseconds) 高场与低场的区别高场与低场的区别高场与低场的区别高场与低场的区别 高场提供信息 低场提供信息 化学位移: 结构测定(功能团) J-偶合: 结构测定(原子的相关性) 偶极偶合: 结构测定 (空间位置关系) 低场提供信息 弛豫:动力学（分子的运动性） () 实验方式 魔角旋转: 29Si27Al33S 实验方式 驰豫时间: T1T2魔角旋转: 29Si，2Al，33S 磁场强度：11.7T及以上 驰豫时间: T1，T2 磁场强度：1T以下 Pros & Cons Pros: 分辨率高 Cons：费用高操作难度大费时 Pros & Cons Pros: 费用低，易操作，快速 Cons：发展较晚不如高场成熟Cons：费用高，操作难度大，费时Cons：发展较晚，不如高场成熟 核磁共振原理核磁共振原理核磁共振原理核磁共振原理 1H nuclei orientate either with or against direction of static magnetic field Sample in test-tube N B B 0 0S M 0 = net magnetisation 核磁共振原理核磁共振原理核磁共振原理核磁共振原理 Net magnetization from nuclei induces the NMR signal in the probe coil which decays over time N B B 0 0S MM 0 0 www.niumag.com RFRF 核磁共振原理核磁共振原理核磁共振原理核磁共振原理 To produce NMR, a second magnetic field B1 provided by a radio frequency pulse is needed to excite the nucleipulse, is needed to excite the nuclei M 0 N B B 0 0S MM 0 0 0 0102030405060 Time (usec)() www.niumag.com RFRF Receive NMR signalReceive NMR signal 核磁共振原理核磁共振原理 0= B 核磁共振原理核磁共振原理 zzz 0B B1offMo x B1 x M x Mo equilibrium. B1 Mxy -y-y o o-y 核磁共振原理核磁共振原理核磁共振原理核磁共振原理 不同物质的弛豫时间差别很大不同物质的弛豫时间差别很大 同一种物质，处于不同相态，弛豫时间也有差别同一种物质，处于不同相态，弛豫时间也有差别 低场核磁共振分析技术的基础低场核磁共振分析技术的基础 检测领域检测领域 农业食品农业食品生命科学生命科学石油化工石油化工材料科学材料科学农业食品农业食品生命科学生命科学石油化工石油化工材料科学材料科学 含油含水率 固体脂肪含量 动物组织成像 核磁造影剂开发 岩心孔隙度 岩心饱和度 水泥孔隙结构变化 热固性高分子固体脂肪含量 水分相态及分布 明胶检测 食品中水分的迁移 核磁造影剂开发 弛豫率分析 岩心饱和度 岩心渗透率 岩心孔隙分布 热固性高分子 橡胶交联密度 食品中水分的迁移 石油能源测试项目石油能源测试项目 岩心岩屑岩心岩屑 1）、（常规、致密）一维弛豫 谱分析 a) 孔隙度 2）、多维核磁共振油水扩散分析 分（相关谱） a) 孔隙度 b) 渗透率 c) 束缚流体饱和度 d) 可动流体饱和度 a) 油、气区分（T1-T2相关谱） b) 油、水区分（D-T2相关谱） c) T2弛豫时间-内部梯度（T2-G） e) 含油饱和度 f) 粘土束缚水含量 g) 孔隙流体分布 h) 孔径分布 3）、岩心成像 h) 孔径分布 i) T1和T2截止时间 石油能源测试项目石油能源测试项目 钻井液分析钻井液分析 1）钻井液含油率测量； a) 油品分析（重质油、中质油、轻质油区分） 2）原油性质评价 a) 油品分析（重质油、中质油、轻质油区分） b) 油田污染（快速检测油泥含油含水率） 岩土岩土煤煤矿矿煤煤 a) 孔隙度测量 b) 土壤、岩石冻融机理分析b) 土壤、岩石冻融机理分析 c) 冻融环境下，岩石裂缝发育 d) 天然气水合物的形成与分解条件研究 模拟低温高压环境，进行冻融机理分析 e) 实验渗流机理分析 f) 动态、实时分析驱替实验过程中油、 水饱和度及分布变化情况 模拟高温高压环境，进行渗流机理分析 以及驱替效果评价 水饱和度及分布变化情况 g) 驱替实验过程成像可视化分析 以及驱替效果评价 石油能源测试案例石油能源测试案例 常规岩心孔渗饱测试 石油能源测试案例石油能源测试案例 多维核磁扩散分析多维核磁扩散分析多维核磁扩散分析多维核磁扩散分析 2D混油实验 石油能源测试案例石油能源测试案例 钻井液含油含水率分析钻井液含油含水率分析钻井液含油含水率分析钻井液含油含水率分析 钻井液含油率测定 不同井深钻井液的含油含水率测试核磁共振仪稳定测试的最低含油率为0.01%，可检 测为0.002% 石油能源测试案例石油能源测试案例 可视化观察冻土融化过程可视化观察冻土融化过程 上图中亮的信号代表水分，随着融化的进行，信号逐渐从外部向内部发展，最后完全融化。图中，着，部部，最 高压驱替高压驱替 石油能源测试案例 （ 石油能源测试案例 MnCl溶液驱油MnCl溶液驱油（水驱油）过程水驱油）过程 1.从红色-黄色-蓝色，信号 依次减弱； 的的水2.油的信号强，MnCl的水 溶液的信号弱； 左图水驱油的过程是从左到 右驱替，首先岩心的靠左孔右驱替，首先岩心的靠左孔 隙内的油被水驱替走，随着 驱替时间的延长，水慢慢从 岩心的左边扩散到整个岩心， 直到最后走岩内的有直到最后驱走岩心内的所有 油。 食品农业测试食品农业测试 定性测试定性测试 研究水分的分布和水分的流动性 食品及生物体系的干燥及复水过程中水分迁移研究 食品的保鲜贮藏品质及货架期研究食品的保鲜、贮藏、品质及货架期研究 食品冷藏、速冻、解冻过程水分迁移研究 惰性气体水合物对于食品保鲜影响的研究； 冷冻对食品品质影响的研究； 速冻食品的冻结点，未冻水含量的测定； 含量测试含量测试 食品的含水率；食品的含水率； 食品的含油率； 固体脂肪含量的测试； 食物玻璃态转变温度。 掺伪检测掺伪检测 地沟油的检测 牛乳蜂蜜的掺伪检测牛乳、蜂蜜的掺伪检测 食用明胶与工业明胶的鉴别 食品农业测试案例食品农业测试案例 海参涨发过程研究海参涨发过程研究 海参浸泡初期外界水主要进入海参内部转化为细胞内水，束缚水（A22）含量增大；浸泡 时间增加，海参内部结构不断膨胀，束缚水（A22）逐渐向自由水(A23)迁移。随着外界水的进 海参涨发过程各相态水分迁移 海参涨发过程水分活度变化 时间增加，海参内部结构不断膨胀，束缚水（A22）逐渐向自由水(A23)迁移。随着外界水的进 入，海参结构涨发，海参体内水的活度不断增大。 食品农业测试案例食品农业测试案例 食品含油含水率对比食品含油含水率对比，准确性：离差小于0.5%准确性：离差小于0.5% 样品名称 抽提法核磁法 含油率%含水率%含油率%含水率% 样品名称 抽提法核磁法 含油率%含水率%含油率%含水率% 饼120.04.0020.23.74 饼217.64.2017.53.90 粕11.309.101.308.89 粕22.609.012.509.10 粕31.639.501.609.30 芽142.14.2042.24.08 芽245.35.4045.35.30 食品农业测试案例食品农业测试案例 黄豆黄豆小米小米 重复性：标准偏差小于0.1%重复性：标准偏差小于0.1% 测量次数测量次数 黄豆黄豆小米小米 含油率%含水率%含油率%含水率%含油率%含水率%含油率%含水率% 1 18.09 6.31 1.86 11.34 2 18.07 6.30 1.85 11.36 3 18.07 6.48 1.80 11.49 4 18.066.411.8211.3118.06 6.41 1.82 11.31 5 18.04 6.33 1.81 11.60 6 18.03 6.43 1.85 11.49 7 7 18.05 6.41 1.87 11.50 8 18.02 6.24 1.82 11.52 Mean 18.05 6.36 1.84 11.45 STD 0.02 0.08 0.03 0.10 食品农业测试案例食品农业测试案例 稳定性稳定性标准偏差小于标准偏差小于0 5%0 5% 测量测量次数次数 黄豆小米黄豆小米 稳定性稳定性：标准偏差小于标准偏差小于0 0. .5%5% 测量测量次数次数 含油率%含水率%含油率%含水率%含油率%含水率%含油率%含水率% 1 18.10 6.06 1.80 10.39 2 17.936.431.7110.2717.93 6.43 1.71 10.27 3 18.49 6.04 1.86 9.80 4 18.15 6.68 1.69 10.19 5 18.06 6.11 1.79 10.29 6 18.09 6.08 1.79 9.87 7 18.32 5.88 1.89 9.94 8 18.03 5.98 1.71 10.03 Mean 18.14 6.16 1.78 10.10 STDSTD 0.18 0.26 0.07 0.22 农业领域测试农业领域测试 1、含量测试 种子油料作物含油含水率的测试； 2、定性测试 农作物碎粉分布和水分流动性的研究； 烟草、木材水分分布和水分流动性的研究 农业领域测试案例农业领域测试案例 小麦、糙米、稻谷、菜籽含油含水率及成像测试小麦、糙米、稻谷、菜籽含油含水率及成像测试 测试项目样品名称 含水率/含油率（%） 测试项目样品名称 含水率/含油率（%） 第二次测第三次测 第一次测试 第二次测 试 第三次测 试 MeanStd 小麦 MeanStd 小麦11.9612.1312.2412.1112.110.12 含水率测试 糙米 含水率测试 糙米13.8113.8113.8813