[发明专利]利用动态核极化增强建立时间的快速测量二维弛豫的方法

说明书

本发明公布了利用动态核极化增强建立时间的快速测量二维弛豫的方法，针对常规基于反转恢复的二维T₁‑T₂方法，低信噪比造成的实验时间长的问题，使用可变时间的微波脉冲，照射含有自由基的溶液样品体系，基于Overhauser效应将电子的极化转移至原子核，改变微波脉冲的照射时间，原子核能够达到不同的极化度，随着微波时间的逐渐增加，核的极化度达到最大。通过对原子核的极化建立时间进行编码，反演获得T₁维的弛豫分布，结合CPMG构成基于动态核极化增强极化建立时间的T₁‑T₂序列，能够在短时间内单次快速获得准确的二维T₁‑T₂谱。

技术领域

本发明涉及磁共振技术领域，具体涉及利用动态核极化增强建立时间的测量二维T1-T2方法。

背景技术

多孔介质在环境中普遍存在，了解其物理信息，如孔隙度、孔径分布、束缚水和渗透率等，对于其应用十分重要。核磁共振(NMR)作为一种非侵害、原位检测手段，可以精确获得这些信息，广泛的应用于水泥、木材、高聚物以及岩石等多孔介质的研究中。NMR检测得到横向弛豫时间T₂、纵向弛豫时间T₁和扩散系数D，这三个参数与许多物性参数(流体粘度、结晶度、溶液中的离子浓度，以及高分子化合物链长)等有关，可依据这三个参数进行物性分析，这三个参数谱被称为时域谱，与MRS使用的频域谱(化学位移谱)相对应，时域谱的横坐标为T₂、T₁、D，而频域谱的横坐标是频率刻度，依靠时域谱来进行成分检测的NMR技术也称为时域核磁共振，内部存在磁性物质的样品只能在低场下进行采样，在低场环境下，内部梯度场甚至可作为待测参数进行测量，利用低分辨时域NMR弛豫分析，可以避免多孔介质内部固有梯度场的影响。

水分状态一般被分为：自由水、不易流动水和束缚水等数类，不同状态的水决定了样品具有不同的性质，一般来说，自由水、不易流动水和束缚水的弛豫时间依次减小，因而可以从弛豫谱中峰的位置和幅度来判断水分状态及含量，食品多为水油混合的多孔介质，油、水所处的孔隙大小会同时影响其弛豫速率，因此可利用低场核磁共振进行油水区分及孔隙分布测定，

然而在多孔介质的不同区域，如图1一维弛豫(T₁或T₂)时间有些情况下非常接近无法区分，当不同峰的位置比较接近时，峰的交叠情况严重，无法明确进行定界，需要二维弛豫方法进行分析，在图2的二维T₁-T₂谱中，可以明确区分出三个组分。不管是一维实验还是二维实验，NMR设备采集的原始数据都难以作为直接的决策依据来使用，需要根据原始数据来计算得到一维谱或者二维谱，这一过程被称为核磁共振反演。

二维T₁-T₂弛豫方法在食物、水泥基混合物、石油开采等多个领域有广泛应用。目前二维反演需要解决的主要问题有：低场NMR的信噪比低，由于使用低场强的主磁体，采样的SNR普遍较低，而反演对噪声非常敏感，导致二维弛豫谱的反演误差偏大。通过实验累加多次，可以提高信噪比，但是同时造成实验耗时。这些不利因素限制了传统T₁-T₂方法在快速检测和动态过程观测的进一步发展。

发明内容