1、实验12 利用核磁共振原理检测固体物质的含水量,一、 研究的目的及意义,核磁共振的原理是利用氢核在磁场中对电磁波的共振吸收,来检测样品中的氢核的丰度。本课题旨在探索用核磁共振的原理来检测固体物质(如土壤,岩石,颗粒状原料及产品等)的含水量。探讨使用检测方法在精测精度,使用的方便程度,对检测环境的适应性等方面,对于目前常用的方法是否有一定的优点。从理论上来讲,这种方法应该有很高的精度,同时操作也比较简便,如果使用弱磁场也能取得好的效果,则装置可以做得很轻便。,目前检测固体物质含水量的常用的方法有:烘干法(木材,蔬菜,行业标准SNT0230.1-93)、微波加热法、中子吸收法(矿物原料)、射线吸收
2、法(矿物原料)、微波吸收法(300MHZ 300GHZ范围的电磁波)、电容法(粮食,木材,黏土)、声学法(粮食)、电阻法(木材)、近红外光谱法(中药材)。 目前在对核磁共振的应用,主要有以下几个方面:医学(核磁共振成象)、地质探矿(找水,找油)、有机物结构分析、含水量,含油量的分析。检测固体样品的含水量的探索和应用,能见到的报导很少,有一些关于检测含油量的报导,然而为了提高检测装置的便携性,和降低成本,探讨开发使用低强度磁场的小型装置还是有其价值的。使用低强度核磁共振探测技术能达到较高的精度,则这种方法还是大有可为的,因为它使用简便,且可以用在流水线上。例如相对干中子吸收法,和射线吸收法其成本
3、和安全性是不言而喻的。,二、实验室可提供的仪器设备及材料：,25MHz教学用核磁共振仪, 天平, 烘箱,温度计,烧杯,试管。,三、研究内容、方法及要求,1.制备几组各种不同含水量的土壤,细沙,(或其它固体的颗粒,粉末),方法是将固体的颗粒或粉末称好合适的分量,烘干后加入适量的水。然后装入直径约5mm的塑料管内。 2.将试样放入核磁共振仪中,测出各个样品的核磁共振信号强度。画出曲线。 3.改变样品的温度,探讨样品温度对信号的影响。 4.同时记录弛豫时间,看不同的样品的弛豫时间有何变化。 5.改变环境的温度,探讨环境温度对信号的影响。 6.改变环境的湿度,探讨环境湿度对信号的影响。 7.探讨样品中所含的有机物对信号的影响。,因为在这方面的资料较少,因此要多做各种不同样本的实验,探索各种影响因素,因该题目有一些不确定的因素,因此在做的过程中,还要随时总结,修改方案,这个实验有一定的实用价值,同时对培养学生的探索精神也是有好处的。,四、参考文献: 1 杜希林,陈月华,唐伦成 核磁共振(NMR)技术在水 煤浆研究中的应用, 煤化工,2002.4 2 核磁共振(NMR)技术在油脂和食品中的应用,中国油脂,2003,28卷,第9期。,
