一种评价核磁共振测井仪探测特性的方法

核磁共振测井仪敏感区域的形状、探测深度以及信号强度是评价其探测特性的主要指标,而这几个主要指标完全由探头磁场分布所决定. 为了在核磁共振测井仪探头设计的前期,实现对探头探测特性的客观评价,该文从核磁共振的基本条件出发,利用有限元数值模拟方法分析了MRIL-P型核磁共振测井仪探头的磁场分布,并对其磁场结构进行了优化匹配. 根据核磁共振信号原理,并基于数值模拟得到的磁场优化匹配结果,进一步模拟得到MRIL-P型核磁共振测井仪敏感区分布,并验证了核磁信号强度与工作频率之间的变化关系. 结果显示：在梯度磁场中,核磁信号强度主要受磁场强度的影响,并随工作频率的增大而增大,数值模拟的结果与预测结果相一致;该方法可以用来在核磁共振测井仪探头前期的设计阶段评价其探测特性,指导总体方案的设计.     

随钻核磁共振测井仪探测特性研究

随钻核磁共振测井是继电缆核磁共振测井之后的重要进步,具有直接探测原状地层孔隙度、束缚水、渗透率和流体饱和度等特点,受到广泛关注. 随钻核磁共振测井需要在更加恶劣的环境下作业,对探头尤其是对磁体有更高的要求. 该文研究随钻核磁共振测井的探测特性. 基于测量环境和工作方式,分析了随钻核磁共振测井静磁场设计中的特殊问题;利用有限元方法,分别模拟了MRIL-WD（哈里伯顿）、proVISION（斯伦贝谢）和MagTrak（贝克休斯） 3种随钻核磁共振测井仪的静磁场分布;根据数值模拟结果,提出可以抑制仪器随钻具运动（轴向转动、纵向钻进和径向振动）对测量的影响的随钻核磁共振测井静磁场方案,为自主随钻核磁共振测井仪器的设计、实现和优化提供了思路和注意事项.     

优化重聚脉冲提高梯度场核磁共振信号强度

缩短射频脉冲宽度, 有助于解决脉冲电力消耗大、样品吸收率高、信噪比低等极端条件核磁共振探测的关键问题. 本文首先分析射频脉冲角度对核磁共振自旋回波信号强度的影响机理, 基于Bloch方程推导了回波信号幅度与扳转角、重聚角的关系. 在特制核磁共振分析仪上采用变脉冲角度技术, 分别在均匀磁场和梯度磁场条件下实现对扳转角和重聚角与回波信号强度关系的数值模拟和实验测量. 结果表明, 梯度场中, 扳转角为90°、重聚角为140°的射频脉冲组合获得最大首波信号强度, 比180°脉冲对应的回波幅值提高13%, 能耗降低至78%. 选用该重聚角(140°) 优化设计饱和恢复脉冲序列探测流体的纵向弛豫时间T₁特性, 准确获得 T₁分布.该结果对于低电力供应、且对信噪比有较高要求的核磁共振测量, 如随钻核磁共振测井和在线核磁共振快速检测等, 具有重要意义. 关键词： 核磁共振 信号强度 重聚脉冲角度 Bloch方程     

背景磁场下Y系超导带材临界电流的测量

高温超导电力装置一般工作于低磁场情况下,测量超导带材在低场下的临界电流特性非常重要.文中通过自行设计的实验平台,采用四引线法对Y系超导带材低场下的临界电流特性进行了测量,得到了带材临界电流随外加磁场变化的曲线,并与Bi系带材低场下的临界电流特性进行比较.     

单边核磁共振传感器研究及其应用

单边核磁共振(single-sided NMR)传感器具有体积小、造价低和结构开放等特点,特别适用于大型样品的现场无损检测,具有广阔的应用前景.该文介绍了一种均匀度较高的单边核磁共振传感器,在10 mm×10 mm的水平目标区域内,静态磁场均匀度为338×10–6,在垂直方向上静态磁场具有4.6 T/m的恒定梯度.结合该磁场分布的梯度特性,提出了一种基于快速傅里叶变换和带通滤波处理的回波信号处理方法,可提取薄层样品的核磁共振信号,从而实现对样品纵深方向的高分辨率一维测量(分辨率达到50?m).最后使用该传感器对复合绝缘子高分子聚合物、液体的扩散行为,以及植物叶片的枯萎过程进行了测量.展现了该方法在高分子材料分析、液体测量以及农业应用方面的潜力.     

地球变化磁场Z分量的混沌动力学特性分析

对地球变化磁场进行了混沌动力学特性分析,主要进行了以下两个方面的工作:1)运用多种方法对多个地磁台站同一时段变化磁场分量数据(分为磁扰较小和磁扰较大时段)进行了混沌特性分析,主要是为了以更充分的判据来验证地球变化磁场是否具有混沌特性;2)同一地磁台站不同时段变化磁场分量数据的混沌特性分析,主要是验证地球变化磁场是否具有变参数混沌特性.分析结果表明:1)变化磁场时间序列确实具有混沌特性;2)从混沌时间序列相空间重构的角度可初步认为模拟地球变化磁场动力学系统所必须的独立变量应该为6左右;3)变化磁场时间序列不仅具有混沌特性而且其参数也是在缓慢变化着的,具有变参数混沌系统的特性.     

Ni/ZnO/BiFeO3/ZnO多层膜中磁场调控的电阻开关效应

阻变存储器由于具有读取速度快、存储密度大、存储时间长、低功耗和结构简单等主要特点,已被看为下一代非易失性随机存储器的重要候选者.本文研究了Ni/ZnO/BiFeO₃/ZnO/ITO多层纳米薄膜器件的电阻开关特性,发现器件具有明显的双极性电阻开关效应,而且样品的电阻开关特性随外加磁场的干涉会有明显变化,包括开关比、耐受性和电导率.磁场对Ni/ZnO/BiFeO₃/ZnO/ITO薄膜器件的显著调控作用应该起源于磁场使得Ni/ZnO界面处的肖特基势垒改变.这项工作可以为磁控电阻开关效应提供一种可能的新机制,在未来的存储器器件中具有重要的潜在应用价值.     

利用高温超导直流量子干涉器件进行10-6 T量级磁场下核磁共振的研究

研究了水样品在10-6 T量级磁场下的核磁共振谱.核磁共振信号由一个工作在液氮温度的高温超导直流量子干涉仪记录,测量在一个简易磁屏蔽室中进行.在7-70 μT的磁场范围内都观察到了15 ml水样品的核磁共振信号.相应的1 H的核磁共振频率为300-3000 Hz.在实验中获取的单次测量信噪比约为4,通过对信号的100次平均,信噪比可达到约40.进一步讨论了剩余磁场、预极化时间和采样时间对结果的影响.最后用数字滤波之后平均的方法初步得到了时域的自由感应衰减信号.     

直流场中超导体-铁磁体的低频磁屏蔽特性（英文）

超导体-铁磁体超材料在静磁场中具有有效的磁屏蔽特性.大部分超材料都是由超导材料和铁磁材料组成,而这种材料的性能主要取决于构成材料的结构,几何尺寸及每种材料的磁导率.本论文将麦克斯韦方程和超材料的设计结合起来,提出一种超导体-铁磁体超材料系统.该系统由两种材料的同轴圆柱体构成,我们研究该系统在直流磁场环境下的屏蔽特性.通过改变屏蔽圆柱体的几何尺寸,我们计算出屏蔽效能从而得到最优屏蔽结构.本论文的工作旨在为核磁共振成像及降低医学器械中的磁场特性提供有效的理论依据.     

利用高温超导直流量子干涉器件进行10$lt;sup$gt;-6$lt;/sup$gt; T量级磁场下核磁共振的研究

研究了水样品在10^-6 T量级磁场下的核磁共振谱.核磁共振信号由一个工作在液氮温度的高温超导直流量子干涉仪记录,测量在一个简易磁屏蔽室中进行.在7—70 μT的磁场范围内都观察到了15 ml水样品的核磁共振信号.相应的^1H的核磁共振频率为300—3000 Hz.在实验中获取的单次测量信噪比约为4,通过对信号的100次平均,信噪比可达到约40.进一步讨论了剩余磁场、预极化时间和采样时间对结果的影响.最后用数字滤波之后平均的方法初步得到了时域的自由感应衰减信号. 关键词： 超导量子干涉仪 核磁共振     

Hyperpolarized (131)Xe NMR spectroscopy

Hyperpolarized (hp) (131)Xe with up to 2.2% spin polarization (i.e., 5000-fold signal enhancement at 9.4 T) was obtained after separation from the rubidium vapor of the spin-exchange optical pumping (SEOP) process. The SEOP was applied for several minutes in a stopped-flow mode, and the fast, quadrupolar-driven T(1) relaxation of this spin I = 3/2 noble gas isotope required a rapid subsequent rubidium removal and swift transfer into the high magnetic field region for NMR detection. Because of the xenon density dependent (131)Xe quadrupolar relaxation in the gas phase, the SEOP polarization build-up exhibits an even more pronounced dependence on xenon partial pressure than that observed in (129)Xe SEOP. (131)Xe is the only stable noble gas isotope with a positive gyromagnetic ratio and shows therefore a different relative phase between hp signal and thermal signal compared to all other noble gases. The gas phase (131)Xe NMR spectrum displays a surface and magnetic field dependent quadrupolar splitting that was found to have additional gas pressure and gas composition dependence. The splitting was reduced by the presence of water vapor that presumably influences xenon-surface interactions. The hp (131)Xe spectrum shows differential line broadening, suggesting the presence of strong adsorption sites. Beyond hp (131)Xe NMR spectroscopy studies, a general equation for the high temperature, thermal spin polarization, P, for spin I ≥ 1/2 nuclei is presented.     

反常磁矩对弱磁场弱相互作用费米气体热力学性质的影响

考虑费米子的反常磁矩, 运用赝势法和热力学理论, 导出弱磁场中弱相互作用费米气体自由能的解析式, 以此为基础给出高温和低温情况下系统热力学性质, 分析反常磁矩对热力学性质的影响机理. 研究表明: 反常磁矩对热力学性质的影响与温度相关, 而且这种影响随温度的上升在低温区是增大的, 在高温区是减小的; 对于系统的化学势、内能, 反常磁矩加强了磁场的影响, 弱化了相互作用的影响; 对于系统的热容量, 反常磁矩在低温区使其减小, 在高温区使其增加.     

固体核磁共振技术在气体水合物研究中的应用

气体水合物是在低温高压条件下由气体和水形成的笼型化合物,主要有I型,II型和H型3种晶体结构,而固体核磁共振（solid state NMR）是测定其水合指数、笼占有率等结构参数的重要手段. 该文综述了固体核磁共振技术的原理及其在水合物研究中的应用,着重介绍固体核磁共振在水合物结构表征、气体组分的鉴定、结构转化、以及在水合物生成/分解动力学过程监测方面的研究进展. 同时,对其实验方法及测试条件也进行了详细的探讨.     

基于准经典近似研究强磁场中高温费米气体的统计性质

基于准经典近似研究强磁场中高温费米气体的统计性质,给出系统的统计特征量的解析式,分析磁场和温度对统计性质的影响.结果显示,与低温情况比较,高温下的统计特征量不再振荡,与自由费米气体比较,磁场总是降低系统的总能,增加系统的化学势、热容量、熵、压强和稳定性;而且温度越高,磁场对总能及热容量的影响越弱,对化学势的影响越大.     

川西气田白云岩储层二维核磁共振测井气水识别方法

川西气田雷口坡组四段白云岩储层具有良好的天然气勘探开发前景,但是储层分布具有较强的非均质性,利用常规测井和一维核磁共振测井方法判断储层流体性质存在多解性．通过分析川西雷四段白云岩储层地质特征与测井响应特征,开展岩心二维核磁共振实验,明确了实验室分析与测井过程中环境、参数等影响因素,建立了岩心分析结果的校正方法,明确了钻井液、束缚流体、可动水与天然气信号在二维核磁共振测井中谱分布区间,建立了基于T₂-T₁、T₁/T₂（R）的白云岩储层二维核磁共振测井气水识别图版．利用图版对川西雷四段储层流体性质开展评价,二维核磁共振测井解释结论得到了实钻测试结果的验证,该气水识别方法填补了常规测井、一维核磁共振测井在评价储层气水关系中的缺陷,可有效解决白云岩储层流体性质判别难题．     

非晶态Fe40Ni38Mo4B18（2826MB）合金粉末的高压压结与磁性研究

 本文研究了非晶态软磁材料Fe₄₀Ni₃₈Mo₄B₁₈（2826MB）合金粉末在高压下加温压结成三维大尺寸产品的可行性，并通过压结样品的复数导磁率在弱交变磁场中的行为，探讨了压结条件对压结样品的软磁性能的影响。结果表明，在本实验所采用的压力范围内，压结温度对压结样品的性能的影响大于压结压力的影响。     

Magnetic properties of anisotropic Pr–Fe–B films with different deposition rates and pressures

Anisotropic Pr–Fe–B films with hard magnetic properties have been prepared by DC magnetron sputtering on heated Si (100) substrates. The influences of thickness, deposition rate and sputtering gas pressure on the magnetic properties of Pr–Fe–B films were investigated. It is found that the magnetic properties are sensitive to deposition rate and sputtering gas pressure. High deposition rate and argon pressure result in a high coercivity and a low remanence.     

Orientation of hyperfine magnetic fields of α-iron films produced by laser deposition

Iron films were produced by pulsed laser deposition (PLD) of iron in Ar gas and M?ssbauer spectra of these films were obtained at room temperature. The orientation of the hyperfine magnetic field was found to vary depending on the pressure of the Ar gas. Iron films produced at low Ar pressures exhibited magnetic fields parallel to the substrate surface. The magnetic field became increasingly perpendicular to the substrate with increasing Ar pressure. Collisions with Ar gas molecules reduced the translational energies of laser-evaporated iron atoms and thus the orientation of crystals formed on the substrate varied depending on the Ar pressure.     

Magnetic resonant and non-resonant investigations of LiLnF4 (Ln = Y, Tm) powders

The properties of dielectric powders of the Van Vleck paramagnet LiTmF₄ and its diamagnetic analogue LiYF₄ have been investigated by both resonant methods (EPR, NMR, and the mass-spectroscopy) and non-resonant ones (conductometry and magnetization measurement). On the basis of experimental data and theoretical calculations a self-consistent model for the magnetic and other properties of these powders is suggested. Two structural phase transitions induced by the magnetic field are discovered in fine LiTmF₄ powder at low temperature in a high magnetic field.     

高质量大面积石墨烯的化学气相沉积制备方法研究

石墨烯因其奇特的能带结构和优异的物理性能而成为近年来大家研究的热点, 但是目前单层石墨烯的质量与尺寸制约了其实际应用的发展. 本文采用常压化学气相沉积(CVD)方法, 基于铜箔衬底, 利用甲烷作为碳源制备了高质量大面积的单层与多层石墨烯. 研究发现: 高温度、稀薄的甲烷浓度、较短的生长时间以及合适的气体流速是制备高质量、大面积石墨烯的关键. Raman光谱, 扫描电子显微镜、透射电子显微镜等表征结果表明: 制备的石墨烯主要为单层, 仅铜箔晶界处有少量多层石墨烯. 电学测试表明CVD制备的石墨烯在低温时呈现出较明显的类半导体特性; 薄膜电阻随外界磁场的增大而减小.