低場核磁共振技術(shù)與應(yīng)用概述

時(shí)間：2022-06-21作者：蘇州紐邁分析儀器股份有限公司瀏覽：268

1.  什么是低場核磁共振；

核磁共振儀器按磁場強(qiáng)度可分為以下幾類：

>3.0T ———-高場強(qiáng)核磁；

1.0T-3.0T —–中場強(qiáng)核磁；

0.1T-1.0T —–低場強(qiáng)核磁；

<0.1T ———**低場強(qiáng)核磁；

低場核磁共振主要是指磁場強(qiáng)度比較低的核磁共振儀器。低場核磁共振技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，而且還處在不斷拓展之中，低場核磁共振技術(shù)主要基于四個(gè)方面進(jìn)行樣品分析與檢測：（1）基于信號(hào)幅值的分析檢測；（2）基于圖像(信號(hào)二維分布)的分析檢測；（3）基于弛豫時(shí)間的分析檢測；（4）基于擴(kuò)散系數(shù)的分析檢測。

低場核磁共振技術(shù)在食品農(nóng)業(yè)、地質(zhì)勘探、石油化工、生物醫(yī)藥、材料科學(xué)等諸多方面體現(xiàn)出越來越廣泛的應(yīng)用，成為一種重要的分析測試工具。

下圖為0.5T磁場強(qiáng)度的低場核磁共振儀器：

低場核磁共振成像分析儀

2. 低場核磁共振與高場核磁共振的區(qū)別

高場核磁共振儀器主要用于測試分子化學(xué)結(jié)構(gòu)，通過化學(xué)位移得到分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息，研究領(lǐng)域?qū)傥⒂^領(lǐng)域（分子內(nèi)部），可進(jìn)行1H、13C、31P，15N等多核波譜測量。

低場核磁主要用于測試分子與分子之間的動(dòng)力學(xué)信息，過弛豫時(shí)間得到分子運(yùn)動(dòng)信息，分子與分子之間的作用信息；研究領(lǐng)域?qū)賮單⒂^領(lǐng)域（分子之間），可測定玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度、高分子材料交聯(lián)密度、造影劑弛豫率、孔徑分布及孔隙度等，廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、石油工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、紡織工業(yè)、聚合物工業(yè)。

高場核磁具有高靈敏度、高分辨率、高信噪比，但是對(duì)樣品均勻度要求高，液體需要去離子化，固體需要是粉末狀，而且儀器費(fèi)用昂貴，安裝需要**場地，需要屏蔽設(shè)施，儀器需要液氮或液氦冷卻，后續(xù)維護(hù)成本非常高；

低場核磁使用永磁體，設(shè)備小型化，靈活易于移動(dòng)，維護(hù)簡單，易與其他設(shè)備或配件整合，滿足在線高通量測試要求。低場核磁共振儀器費(fèi)用低，儀器內(nèi)部已做屏蔽，安裝場地不需特殊處理。非常適合在線過程檢測、工業(yè)品控和質(zhì)檢；

 

3. 低場核磁共振技術(shù)原理

低場核磁共振技術(shù)主要檢測為H質(zhì)子，也可以用于F信號(hào)測試。含H樣品經(jīng)過特定頻率的射頻激勵(lì)后，產(chǎn)生核磁共振信號(hào)。H核磁共振信號(hào)對(duì)應(yīng)有T1、T2兩個(gè)主要參數(shù)，通過測試T1、T2弛豫時(shí)間并進(jìn)行建模，可用于食品、農(nóng)業(yè)、石油勘探、聚合物、固體脂肪含量…多方面研究。已有多種方法形成**標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法。

低場核磁共振由于其設(shè)備成本較低，研究使用門檻相對(duì)較低，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，且處于不斷拓展之中。由于核磁共振分析技術(shù)具有速度快、精確度高、一次測量可獲得多個(gè)參數(shù)、對(duì)樣品無損耗、樣品制備簡單、對(duì)操作人員的健康和環(huán)境無影響等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此許多原來采用其他傳統(tǒng)檢測方法的應(yīng)用目前都在探索采用核磁共振技術(shù)進(jìn)行。

 

4. 低場核磁共振儀器應(yīng)用

1). 低場核磁在食品領(lǐng)域的應(yīng)用：

◆ 棕櫚油、黃油等油脂固體脂肪含量測試（SFC ,Solid Fat Content）

◆ 含油種子、種子殘?jiān)吐屎秃蕼y試

◆ 巧克力及巧克力相關(guān)產(chǎn)品的固體脂肪含量

◆ 總脂肪含量

◆ 水包油型和油包水型乳劑的液滴粒徑分析

◆ 干濕食品和飼料的含油量、含水量和蛋白質(zhì)含量

◆ 食品玻璃化轉(zhuǎn)變溫度

◆ 食品變溫研究（食品加熱模式、熱變性、蒸煮過程）

◆ 食品儲(chǔ)藏過程、水分遷移、水分分布研究

◆ 餅干水分含量快速測試

◆ 干零食含油量測試

◆ 凝膠水合作用研究

◆ 干燥、復(fù)水過程品質(zhì)變化研究

 

2). 低場核磁在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用：

◆ 種子含油含水率測試

◆ 種子發(fā)芽過程研究

◆ 含油種子自動(dòng)化選育（按含油率分選）

◆ 植物根系成像研究

◆ 農(nóng)產(chǎn)品干燥研究

 

3). 低場核磁在紡織行業(yè)的應(yīng)用：

◆ 纖維中油劑含量

◆ 聚合物涂層含量

◆ 纖維和紡織品上的氟化涂層測量

 

4). 低場核磁在材料行業(yè)的應(yīng)用：

◆ 聚丙烯的二甲苯可溶物含量

◆ 聚乙烯密度和結(jié)晶度

◆ 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯和聚苯乙烯等聚合物的橡膠含量

◆ 彈性體交聯(lián)密度

◆ 硫磺粉末樣品中的油含量

◆ 聚苯乙烯中的橡膠含量

◆ 瀝青瓦填料含量

◆ 螢石中氟化鈣含量

◆ 聚氯乙烯（PVC）中增塑劑含量

◆ 聚乙烯密度的測量

◆ 聚合物分子量測試

◆ 沸石含水率測試

◆ 銨油炸藥中含油量

◆ 廢水中的油脂含量測試

◆ 載氟氧化鋁的氟含量測量

◆ 橡膠交聯(lián)密度研究

◆ 聚合物老化、 固化過程動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)

◆ 變溫環(huán)境下聚合物性能研究

◆ 聚合物改性評(píng)價(jià)

◆ 聚合物軟硬段分析

◆ 材料親疏水性研究、吸水過程研究

◆ 膜材料孔徑大小、孔徑分布研究

◆ 膜材料水分遷移分析

◆ 凝膠材料水合作用評(píng)價(jià)

◆ 木材孔徑大小與孔徑分布研究

◆ 牙膏的含氟量

◆ 化妝品的熔融屬性

5). 低場核磁在石化行業(yè)的應(yīng)用：

◆ 碳?xì)浠衔锏臍浜?/p>

◆ 蠟/石蠟的含油量

6). 低場核磁共振在制藥行業(yè)的應(yīng)用

◆ 活體小鼠和大鼠的脂肪和肌肉含量

◆ 非接觸式稱重

◆ 粉劑和片劑的含水量和溶劑含量

◆ 造影劑弛豫時(shí)間、弛豫率、體外成像、活體MRI

◆ 活體大鼠、小鼠MRI，多模態(tài)成像

7). 低場核磁在懸浮液體系中的應(yīng)用：

◆ 微乳液的弛豫

◆ 混合聚合物體系的吸附行為

◆ 聚合物在二氧化硅上的競爭吸附

◆ 鈦酸鋇沉淀過程

◆ 金和銀納米粒子加速老化效應(yīng)

◆ 懸浮顆粒體系的比表面積

◆ 評(píng)價(jià)研磨過程對(duì)懸浮液表面積的影響

◆ 碳化硅懸浮液表面積

◆ 混合粒子懸浮液弛豫行為

◆ 藥用原料藥研磨過程的弛豫行為

◆ 液滴尺寸測量

◆ 粉體質(zhì)量控制、分散工藝研究

8). 低場核磁在巖土能源領(lǐng)域的應(yīng)用：

◆ 孔隙度、孔徑分布、滲透性、飽和度測試

◆ 力學(xué)損傷規(guī)律及機(jī)理研究

◆ 土壤水分狀態(tài)、水分遷移、凍土未凍水含量分析

◆ 污泥整體含水率、不同層面含水率分布研究

◆ 污泥凈化處理工藝研究

◆ 建筑材料吸水、滲水、持水性、防水性檢測

◆ 水泥固化過程研究

9). 低場核磁在多孔材料領(lǐng)域的應(yīng)用：

◆ 孔徑分布研究

◆ 孔徑大小研究

◆ 低溫納米孔徑測試

 

5. 低場核磁共振儀器架構(gòu)

低場核磁共振儀按照儀器部件來分，主要包括工控機(jī)、譜儀系統(tǒng)、射頻單元、梯度單元、磁體柜及溫控單元六大部分；按照工作任務(wù)來分，儀器由工控機(jī)、射頻系統(tǒng)、梯度系統(tǒng)、磁體、恒溫系統(tǒng)五大部分組成。其中，工控機(jī)負(fù)責(zé)接收操作者的指令，并通過序列發(fā)生軟件產(chǎn)生各種控制信號(hào)傳遞給譜儀系統(tǒng)的各個(gè)部件協(xié)調(diào)工作，還要完成數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和圖像重建以及顯示任務(wù)；射頻系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)射頻脈沖序列的**和采樣信號(hào)的接收；梯度系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)產(chǎn)生梯度磁場；磁體主要負(fù)責(zé)提供均勻、穩(wěn)定的主磁場；恒溫系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)磁體柜內(nèi)的溫度控制。

低場核磁共振儀器架構(gòu)框圖

低場核磁共振成像軟件：

低場核磁共振分析儀軟件：

時(shí)域核磁共振分析儀軟件界面


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• 詞條

  詞條說明

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  聚合物聚集態(tài)形式研究的意義？高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)是指高分子鏈之間的排列和堆砌結(jié)構(gòu)，也稱為**分子結(jié)構(gòu)。高分子材料的使用性能很大程度上決定于在成型加工過程中所形成的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，對(duì)高分子材料聚集態(tài)結(jié)構(gòu)信息的研究有助于人們較加深入地理解高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，從而較好的指導(dǎo)高分子材料的應(yīng)用研發(fā)。傳統(tǒng)聚合物聚集態(tài)形式測量技術(shù)目前檢-測高分子材料聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的方法有差式量熱掃描法(dsc)、x射線衍射法

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