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vct成像找水儀器怎麼樣

發布時間:2024-12-02 08:57:01

❶  核磁共振(NMR)技術找水

地面核磁共振找水技術是目前唯一可用於直接探測地下水的物探技術。利用該項技術除可以獲得什麼地方有水、有多少水的資料之外,還可以獲得含水層的有關信息。自80年代原蘇聯新西伯利亞化學動力和燃燒研究所(ICKC)在理論和實踐兩個方面取得NMR找水成功後,該項技術得到了發達國家的普遍注意。在過去的十年中,許多國家相繼與ICKC合作,將該項技術用於多國不同水文地質條件下的試驗,在一般情況下,都取得了較好的效果。1997年後,我國引進了三台法國生產的核磁共振儀器(NUMIS),開始了地面核磁共振找水技術的應用和研究。就國際范圍來說,目前普遍認為NMR是一項很有發展前景的直接尋找地下水的方法。

一、NMR找水原理及方法

如將磁矩為μ的帶電粒子置於一個穩定磁場HO內,該磁矩將作繞磁場的運動。這種運動被稱為拉莫爾旋進,頻率被稱為拉莫爾頻率(每一種原子核皆具有自己的特定頻率值)。如將一個交變小磁場H1按垂直方向加到主磁場HO上,當H1的頻率與拉莫爾旋進頻率一致時,磁矩將大量吸收交變磁場的能量,產生共振現象。1946年,帕塞爾和布洛赫同時發現物質中的核磁共振現象。

NMR找水的理論基礎是包括水中H+在內的許多原子核都具有非零磁矩,並且處於不同化學環境中的同類原子核(如水、苯或環乙烷中的氫原子)具有不同的共振頻率。因此,在給定的頻率范圍內,如果存在有NMR信號,那就說明試樣中含有該種原子核類型的物質。

NMR找水方法以利用核磁共振現象為基礎,通過建立非均勻磁場和地球物理NMR層析,研究地下水的空間分布。80年代,原蘇聯利用NMR現象直接尋找地下水的方法和儀器研究成功,並把這種儀器稱為示水儀(Hydroscope)。它包括發射機、接收機及發射-接收線圈。測量時,發射一個具有相關共振頻率的交流電。將電流突然中斷,並將同一線圈作為NMR信號的接收線圈。重復幾十乃至幾百次記錄和平均NMR信息,以提高信噪比。然後利用專門程序對資料進行處理並將信號按水文地質參數隨深度的變化加以解釋。

二、國內外發展現狀與找水技術的進展

60年代,我國的地球物理工作者也開展過NMR找水試驗,但未獲得成功。中國地質大學、中國地質科學院水文地質環境地質研究所(保定)和新疆的水利部門分別於1997年和1999年先後引進三套Numis系統,使我國成為生產國外擁有NMR儀器最多的國家。中國地大利用Numis系統先後在河南西平縣找到了裂隙水;在湖北永安、孝感把山電站分別找到了優質岩溶水和裂隙水。水文地質環境地質研究所(保定)利用Numis系統在西北的找水試驗中,也取得了良好的效果。以上國內應用實例說明,NMR是一種很有發展前途的找水新方法。但是需要看到,由於Numis儀器抗電磁信號干擾的能力低,在驗收我國引進的三套儀器時,都未能取得一次性的良好效果,該缺點將成為影響它在我國比較發達地區的實際應用。

90年代,ICKC分別與澳大利亞、以色列、美國和法國合作試驗,一般都能取得較好的資料。示水儀不僅能指出地下水的存在,而且還能描述不同亞含水層。但是,提供的導水系數及含水層結構的資料卻不甚可靠;同時發現的主要問題是示水儀的抗工業干擾水平低。根據法國與ICKC的一項合作協議,在示水儀的基礎上開發出一台新的NMR儀器(Numis),並在1996年前後推向國際市場。除此之外,在克服干擾方面也從天線放置形狀上作了試驗,發現利用「8」字形天線可降低干擾,但也存在一些不利條件需要克服。

三、展望

NMR找水的成功應用使物探技術從間接找水過渡到直接找水,是一項革命性發展。但目前NMR技術尚處於發展的初級階段,在儀器和應用技術方面都還存在一些需要改進的問題,比如提高儀器抗電磁信號干擾能力、加大勘查深度、減輕儀器重量、降低儀器成本以及NMR信息的反演等問題。

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