ТЕМА ЯДЕРНЫЙ МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС ЯМР Дополнительная литература

ТЕМА: ЯДЕРНЫЙ МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС (ЯМР)

Дополнительная литература на сайте

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА АТОМНЫХ ЯДЕР Величина магнитного момента ядра определяется значением спинового квантового числа ( «спина» ) J У ядер с четным массовым числом А и с четным зарядовым числом Z J=0 и магнитные свойства не проявляются Ядра с четным массовым числом А но с нечетным зарядовым числом Z обладают целочисленным спином J = 1, 2, 3, ….

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА АТОМНЫХ ЯДЕР У ядер с нечетным массовым числом А J = 1/2 В основном используя магнитные свойства ядер 1 Н и 13 С 99 % ядер углерода в природе составляют ядра 12 С со спином J = 0

УПРОЩЕННАЯ МОДЕЛЬ ЯМР Энергия взаимодействия атомных ядер с магнитным полем B 0 определяется вектором магнитного момента Вектора магнитных моментов прецессируют вокруг линий поля В 0

УПРОЩЕННАЯ МОДЕЛЬ ЯМР Для ядер 1 Н и 13 С со спином 1/2 возможны два значения (уровня) энергии : Энергия минимальна, когда вектора и В 0 примерно параллельны и максимальна, когда вектора и В 0 примерно антипараллельны В 0

УПРОЩЕННАЯ МОДЕЛЬ ЯМР Разность энергий двух уровней : E = h B 0 - гиромагнитное отношение (для водорода = 42. 58 MГц / Тл )

УПРОЩЕННАЯ МОДЕЛЬ ЯМР Изменения ориентации ядер (переходы между уровнями энергии) возможны в результате поглощения квантов высокочастотного (В. Ч. ) электромагнитного поля h Резонансное усиление поглощения В. Ч. поля происходит при совпадении энергии квантов с разностью уровней магнитной энергии h рез = h B 0

Устройство ЯМР - приборов Катушка (электромагнит) постоянного поля В 0. B 1 Катушка В. Ч. поля В 1 Образец Bo ee-

ЯМР-спектрометр BS TESLA Общий вид Электромагнит с образцом

ЯМР спектрометр-релаксометр Блок управления ЭВМ В. Ч. поле до 400 МГц Сверхпроводящий магнит В 0=94000 Гаусс

ЯМР - СПЕКТРОСКОПИЯ У ядер, входящих в молекулу вещества (жидкости) уровни магнитной энергии (значения резонансных частот рез ) изменяются за счет взаимодействия с ядрами других атомов (химический сдвиг) Поглощенная энергия В. Ч. поля Частота В. Ч. поля Спектр ЯМР 1 Н в молекуле СН 2 СН 3

ЯМР - РЕЛАКСОМЕТРИЯ Частота В. Ч. поля постоянна и равна резонансной частоте ядер 1 Н или ядер 13 С Создают короткие импульсы В. Ч. поля, переводящие систему ядер в возбужденное состояние После окончания В. Ч. импульса происходит переход ядер в основное состояние ( РЕЛАКСАЦИЯ) С течением времени число ядер в возбужденном состоянии убывает по закону : N=N 0 e-t/T T - время релаксации

ЯМР - РЕЛАКСОМЕТРИЯ ПРИ РЕЛАКСАЦИИ : Намагниченность образца M в направлении, параллельном линиям поля В 0 возрастает по закону : M = М 0 [1 - exp( -t/T 1)] Намагниченность образца M в направлении, перпендикулярном линиям поля В 0 (параллельном линиям В. Ч. поля В 1) убывает по закону : M = М 0 exp( -t/T 2)]

ЯМР - РЕЛАКСОМЕТРИЯ Т 1 - время продольной (спин-решеточной) релаксации M T 1 Т 2 - время поперечной (спин-спиновой) релаксации M T 2 Время

ЯМР релаксометрия смеси пластовых флюидов НЕФТЬ РАССОЛ НЕФТЬ + РАССОЛ Время релаксации Т 2 ( мс )

ЯМР релаксометрия флюидов в порах коллектора Исследуются керны, насыщаемые нефтями и пластовыми водами (рассолами)

ЯМР релаксометрия флюидов в порах коллектора Связанная вода Свободная вода

ЯМР релаксометрия дает сведения о характере смачивания коллекторов СМАЧИВАНИЕ ВОДОЙ ВОДА НЕФТЬ ПОРОДА СМАЧИВАНИЕ НЕФТЬЮ

ЯМР релаксометрия дает сведения о формировании В/Н эмульсий внутри пористых коллекторов Функции распределения времен поперечной ЯМР – релаксации на различных участках модели водосодержащего нефтяного пласта

ЯМР релаксометрия позволяет получать томографические изображения Т 1 релаксация Т 2 релаксация

ЯМР - изображение распределения флюидов в поровом пространстве коллекторов

Прибор ЯМР - каротажа фирмы Schlumberger Материал - с сайта http: //www. slb. com/seed/ru/watch/nmr/tool. htm

Результаты ЯМР - каротажа фирмы Schlumberger глубина скважины в футах (6410 футов 2 км) Материал - с сайта http: //www. slb. com/seed/ru/watch/nmr/log. htm

КОНЕЦ ЛЕКЦИИ