大學(xué)物理科技**實驗--核磁共振成像技術(shù)在液 - 固 - 液界面接觸角測量中的應(yīng)用
發(fā)布時間：2016-12-26
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通常透明液體接觸角的測量都是在光源背光后攝取液滴形態(tài)并處理邊緣信息得到的，其優(yōu)點(diǎn)在于方法簡單且測量不確定度小。然而光學(xué)成像的方法無法測量兩種互不相溶的透明液體與固體形成的三相接觸角。復(fù)旦大學(xué)物理系沈元等人利用核磁共振成像的辦法獲得一般光學(xué)方法難以得到的水 - 玻璃 - 油界面、水 - 玻璃 - 苯界面影像的實驗工作，并利用得到的圖像擬合了其界面接觸角的值。實驗中**將核磁共振斷面成像的辦法應(yīng)用到接觸角影像分析中去，并且 作了從氣 - 固 - 液接觸角測量到液 - 固 - 液接觸角測量的有益嘗試。
上圖表示了油水界面上的固體顆粒形成的接觸角，其大小決定了可能形成乳狀液的種類與穩(wěn)定性并在油氣開采運(yùn)輸方面有著重要的作用。
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水油界面的核磁共振成像
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由于傅立葉變換卷積濾波的影響，圖像的各個部位強(qiáng)度不一致，對左右的兩葉分開將噪聲濾去。圖3-2-2是用Matlab內(nèi)建的edge函數(shù)可以找到上述圖像的邊界。為了確定橫縱縮放率，將一個1.5cm*0.874cm的塑料方塊放在相同的條件下用以定標(biāo)，如圖3-2-3.
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接觸角的測量
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將右側(cè)半葉成像結(jié)果下移，如圖3-2-4，從中可以看出圖像的對稱性。而圖3-2-5更為清晰的展示了邊界的細(xì)節(jié)。
水與苯的質(zhì)子濃度相當(dāng)，故選用反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列對自旋-晶格弛豫時間T1加權(quán)成像以區(qū)分水與苯的信號?？梢詸z測圖像的邊緣并在定標(biāo)后得到水和苯界面信息。如圖4-2-2 中，我 們擬合求導(dǎo)了定標(biāo)校正過的的邊界數(shù)據(jù)，結(jié)果表明后退角的值為34.3° ± 0.9°。
。借助自旋密度成像、T1加權(quán)成像等辦法，我們可以區(qū)分多種不同液體所形成界面，將其中某一者變得像空氣一樣透明。可以想見，如擴(kuò)散系數(shù)加權(quán)成像、化學(xué)位移成像等早已成熟的技術(shù)必將為此提供更加廣泛的應(yīng)用空間。
更多詳情請參考文獻(xiàn) “核磁共振技術(shù)在液-固-液界面接觸角測量中的應(yīng)用研究”《大學(xué)物理》2010, 第5期:53-57
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