新核磁共振技术利用地球磁场 或助石油测井(3)

　　弛豫和扩散

　　在高场核磁共振里，样本的化学特性是从它们的共振光谱里确定的，但如果没有超高场或者极其长久的一致信号（这两种情况都需要永久磁铁），这也是不可能的。相比之下，低场核磁共振的弛豫和扩散测量对于确定散装材料特性来说绰绰有余。

　　“低场（你可以使用永久磁铁或者地球磁场）的方法便是测量自旋弛豫，” 甘瑟尔解释道。弛豫是指极化的自旋回归均衡的速率，这是基于系统的化学和物理特性。此外，核磁共振实验会基于化合物的不同扩散系数而溶解它，而扩散系统取决于分子的大小和形状。

　　这种实验和传统实验的一个关键区别在于弛豫和扩散特性是通过光学探测的核磁共振来确定，而后者即使在较低磁场里也能敏感的操作。“我们之前取得的合作成果便是发展了检测核磁共振的磁强计，” 巴贾杰说道。“这个实验代表了磁强计首次被用于对多成分混合物的弛豫和扩散测量。”

　　弛豫和/或扩散测量已经被广泛应用于石油工业的地下核磁共振测量，尽管传统的探测会使用永久的磁铁以增强本地磁场。早在20世纪50年代就曾有人试图用地球背景场进行石油测井，但探测性敏感度不足导致不得不引入磁铁，后者现在各种测井工具里普遍存在。

　　“现在概念的新颖之处在于利用了磁强计，我们终于具备一定的科技以满足地球磁场有效探测所需的敏感性，这可能最终有助于实现远距离探测，”研究合作作者斯考特·塞尔泽尔（Scott Seltzer）解释道。

　　科学家们对这一设计在实验室内进行了测试，首先测量不同碳氢化合物和水的弛豫系数，然后测量均匀混合物的弛豫系数，以及利用磁强计和代表地球磁场的外加磁场进行二维相关性实验。“这一概念的证据或可以大量应用于石油工业，” 甘瑟尔说道。“我们将碳氢化合物与水相混合，利用磁铁将它们先极化，然后外加一个类似地球磁场的磁场。随后我们利用磁强计进行测量，继而基于弛豫光谱我们可以确定是否具备足够的敏感性以分离油和水的组成部分。”