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大學(xué)物理科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)--核磁共振成像技術(shù)在液 - 固 - 液界面接觸角測(cè)量中的應(yīng)用
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通常透明液體接觸角的測(cè)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(jiǎn)單且測(cè)量不確定度小。然而光學(xué)成像的方法無法測(cè)量?jī)煞N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(shí)驗(yàn)工作，并利用得到的圖像擬合了其界面接觸角的值。實(shí)驗(yàn)中首次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(cè)量到液 - 固 - 液接觸角測(cè)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。 水油界面的核磁共振成像  由于傅立葉變換卷積濾波的影響，圖像的各個(gè)部位強(qiáng)度不一致，對(duì)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(gè)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. 接觸角的測(cè)量 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(duì)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(duì)自旋-晶格弛豫時(shí)間T1加權(quán)成像以區(qū)分水與苯的信號(hào)�？梢詸z測(cè)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�？梢韵胍姡鐢U(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(qǐng)參考文獻(xiàn) “核磁共振技術(shù)在液-固-液界面接觸角測(cè)量中的應(yīng)用研究”《大學(xué)物理》2010, 第5期:53-57 |
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2樓2016-03-09 10:14:24
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2016-03-14 15:03
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