地面核磁共振技术的新进展
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核磁共振成像技术的最新进展在现代医学领域,核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)技术无疑是一项至关重要的诊断工具。
它能够为医生提供人体内部结构的详细图像,帮助诊断各种疾病,从神经系统问题到心血管疾病,从肿瘤到肌肉骨骼损伤等。
近年来,核磁共振成像技术取得了显著的进展,这些进展不仅提高了图像质量和诊断准确性,还拓展了其应用范围。
一、硬件方面的改进磁场强度是核磁共振成像的关键因素之一。
更高的磁场强度可以提供更高的分辨率和更好的图像对比度。
目前,临床上已经广泛应用了30T 的磁共振设备,甚至一些研究机构已经开始探索 70T 及以上的超高场强设备。
然而,随着磁场强度的增加,也带来了一些挑战,如磁场不均匀性、射频能量沉积等问题。
为了解决这些问题,研究人员不断改进磁体设计和射频线圈技术。
梯度系统的性能也得到了显著提升。
更快的梯度切换率和更高的梯度强度能够实现更快速的成像,减少扫描时间,同时提高图像的空间分辨率。
这对于动态成像,如心脏成像和脑功能成像等,具有重要意义。
此外,探测器技术的进步也为核磁共振成像带来了新的机遇。
新型的探测器能够更灵敏地检测到磁共振信号,从而提高图像的信噪比,使图像更加清晰。
二、成像序列和技术的创新并行成像技术是近年来的一个重要突破。
它通过同时使用多个接收线圈来采集信号,可以大大缩短扫描时间,同时保持图像质量。
例如,敏感度编码(SENSE)和同时采集空间谐波(SMASH)等技术已经在临床上得到了广泛应用。
压缩感知技术的出现也为核磁共振成像带来了变革。
该技术利用图像的稀疏性,通过采集少量的数据来重建高质量的图像,从而显著减少扫描时间。
这对于那些难以长时间保持静止的患者,如儿童和重症患者,尤为重要。
扩散张量成像(DTI)和扩散峰度成像(DKI)等技术则为研究大脑白质纤维束和微观结构提供了更有力的工具。
它们可以帮助医生更好地诊断神经系统疾病,如多发性硬化症和脑肿瘤等。
核磁共振技术的进展及应用前景随着科技的不断迭代和升级,各种新型技术层出不穷。
而核磁共振技术(NMR)作为一种重要的科学研究工具,已经得到广泛应用,特别是在生命科学和医学领域。
本文将从了解NMR的基本原理开始,梳理其在科学研究和医学应用方面的一些进展,以及它未来的发展趋势。
一、NMR基本原理核磁共振技术是一种基于磁共振现象的分析方法,其理论基础主要建立在两个方面:核自旋和外磁场。
不同的原子核有不同的能量状态或自旋取向,而这两种状态之间的能量差可以通过较强的磁场加热来实现,使核从基态跃迁到激发态。
当外磁场作用于原子核时,会引起围绕原子核的电子的磁场产生反应,从而改变电子环能级,使原子核有不同的磁矩,这种状态称为核磁共振。
通过核磁共振技术可以对固体、液体和气体等样品进行分析。
在这个过程中,将样品放置在一个较强的磁场中,然后用一些无线电波去激发原子核,激发后的原子核会在不同的时间段内逐渐回复到基态,过程中会发出一些电磁波。
这些电磁波可以通过一系列的电子设备进行检测和处理,从而得出样品的性质和组成。
二、NMR在科学研究中的应用1、物理化学方面核磁共振技术在物理化学研究方面发挥着重要的作用。
在材料学领域中,通过核磁共振技术可以了解物质的结构、动力学和几何构型,更加深入的了解材料的性质和特点。
例如,核磁共振技术可以帮助科学家更好的研究分子内部结构,从而对新型材料的制备、催化反应和超导材料等方面进行更深入的研究。
2、生命科学方面在生命科学和医学领域,核磁共振技术是一种非常有用的实验方法。
例如,在生物医学领域中核磁共振技术可以用于研究新药物和其它生物分子间的相互作用;在组织学领域中也可以通过核磁共振技术来研究组织中的细胞组分,从而更好的理解生物物质的组成和结构。
三、NMR在医学领域的应用1、诊断核磁共振技术在医学领域中的应用主要是用于诊断和治疗。
在医学成像方面,核磁共振技术可以生成高清晰度的图像,进而了解病变对组织结构的影响情况,给医师提供更全面的诊断信息。
MRI成像技术的进展及临床应用磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)是基于核磁共振现象的成像技术, 20世纪70年代被引入到医学领域并用于人体成像。
30多年的时间里,MRI得到迅速开展,硬件设备和成像技术不断更新。
主磁场、梯度系统、射频系统功能的改良,多通道、多采集单元、并行采集等技术的应用,使MRI设备整体水平明显提升,成像速度明显加快。
近几年,超高场MRI在脑功能成像、频谱成像、白质纤维束成像、心脏检查、冠心病诊断、腹部等脏器的检查得到了广泛应用[1]。
1磁共振血管成像磁共振血管成像(magnetic resonance angiography,MRA)是一种无创性血管成像技术,利用血管内血液流动或经外周血管注入磁共振比照剂显示血管结构,还可提供血流方向、流速、流量等信息,已经成为常规检查技术。
MRA技术主要有时间飞跃法( time offligh,t TOF)、相位比照法(phase contras,t PC)和比照增强MRA(CE-MRA)。
TOF法是临床上应用最广泛的MRA方法,该技术基于血流的流入增强效应,常用形式有2D TOFMRA和3D TOFMRA。
2D TOFMRA采用较短的重复时间(repetition time, TR)和较大的反转角,背景组织信号抑制较好,有利于静脉慢血流的显示,多用于颈部动脉和下肢血管的检查。
3D TOFMRA空间分辨率更高,流动失相位相对较轻,受湍流的影响相对较小,多用于脑部动脉的检查[2]。
PCMRA是利用流动所致的宏观横向磁化矢量的相位变化来抑制背景、突出血流信号的一种方法,包括2D PCMRA、3D PCMRA和电影(cine) MRA。
与TOFMRA比拟,PCMRA在临床应用相对较少,主要用于静脉性病变的检查和心脏及大血管血流分析。
CE-MRA是经外周静脉团注比照剂Gd-DTPA后,利用比照剂使血液的T1值明显缩短,然后利用超快速且权重很重的T1WI序列(3D fastTOF SPGE,反转角>45°)进行成像。
核磁共振技术的研究与应用前景核磁共振技术简介核磁共振技术,英文名称为Nuclear Magnetic Resonance(NMR)技术,是一种在化学、生物学、医学和材料科学等领域应用广泛的分析工具及成像技术。
其基本原理是利用物质中的核自旋磁矩在恒定外磁场中的方向重排和共振现象,通过加加强外加射频场的旋转正交磁场大小和方向,获得核共振信号,进而对物质进行结构和分析。
该技术的发展,大大推动了化学、生物学等学科的研究,为治疗和预防疾病、制造新药、探索新材料等领域做出了巨大贡献。
近年来,越来越多的关于核磁共振技术的研究和应用涌现出来,各种新型的高分辨率核磁共振技术相继问世,推动该技术的发展与普及。
核磁共振技术的研究与应用进展磁共振技术近年来已经成为了生物化学领域重要的研究工具。
除了传统的磁共振核磁共振技术,还涌现了一批新型磁共振技术。
例如,动态核磁共振技术(D-NMR)能够对蛋白质的动态结构进行研究,帮助人们理解细胞如何实现高效的代谢与传递信息。
另一项新型技术是超高场核磁共振(Ultra-High-Field NMR),是目前最强的磁感应强度的核磁共振技术,其精度高达原子级别,可以更加准确地探究和检测物质性质和结构。
它在药物研发、微生物学、元素分析和纳米技术等领域中有广泛的应用前景,被誉为“新一代的化学眼”。
此外,核磁共振技术在医学中也有广泛的使用。
医学磁共振技术分为成像和用于分析的两种类型。
成像核磁共振技术被广泛应用于医学检测和诊断中,如对脑部影像的检查、内窥镜观察等;而用于分析的核磁共振技术也广泛应用于分析气体、体液和组织等领域,如用于肿瘤学和内分泌学初级诊断和治疗,为医生提供更加准确有效的治疗方案。
核磁共振技术的应用前景核磁共振技术受到了广泛的关注,其应用领域也在不断扩大。
在生物医学研究领域,使用超高场的核磁共振技术可以对人体进行精准成像,在相关疾病的诊断中起到重要的作用。
例如,核磁共振能够测量脑部的代谢水平,帮助人们更好地了解精神分裂症等神经系统疾病的形成机制。
新型核磁共振技术核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,简称 NMR)是一种能够测量物质内部结构和属性的非常有效的方法。
最早的核磁共振技术主要应用于化学领域中,用来确定分子的结构。
但随着科技的发展,它早已超出了化学范畴,现在已广泛应用于医学、材料科学、地质学和生物技术等各个领域。
近些年来,随着核磁共振技术的不断发展,新型核磁共振技术不断涌现,它们的应用越来越广泛,让科学家们有了更多的研究手段,也给我们的生活带来了许多福利。
下面,本文将介绍一些新型核磁共振技术。
波谱相干算法波谱相干算法(Spectral coherence algorithm,简称 SCORING)是近年来新型核磁共振技术中一种十分重要的技术。
它是一种针对不均相核磁共振谱(heteronuclear NMR spectra)信号的处理算法,其目的是鉴别出化学位点,并且不受亚相和耦合影响。
对于许多药物来说,确定化学位点的难度非常大,这就是SCORING 得以应用的原因之一。
通过这种新型技术,科学家们可以更加精准地确定药物的结构和性质,从而为药物的研制提供更加可靠的依据。
四极谐振器四极谐振器(Quadrupolar Resonance,简称 QR)是一种新型的核磁共振技术,它可以非常有效地检测非晶态物质中的核磁共振信号。
对于许多重要的非晶态物质,如橡胶、聚合物等,以往的核磁共振技术难以直接检测这些物质中的核磁共振信号,因此它们的研究进展缓慢。
但具有四极谐振器的新型核磁共振技术却可以非常好地解决这个问题,达到了直接检测非晶态物质中的核磁共振信号的目的,从而使得非晶态物质的研究有了更多的突破。
高场核磁共振高场核磁共振技术,或称高场磁共振技术,是一种目前最高水平的核磁共振技术。
与传统的低场核磁共振技术不同,高场核磁共振技术使用强磁场作为激发源,可以大大提高检测灵敏度和分辨率。
高场核磁共振技术广泛应用于材料、化学、生物医学和工业等领域。
核磁共振技术的发展及展望摘要:核磁共振经过50多年的发展应用,使得此项技术迅速成为在物理、化学、生物、地质、计量、医学领域研究的强大工具。
高强磁场超导核磁共振仪的发展,灵敏度大大提高。
近来出现的用于医学诊断的核磁共振成像技术(MRI),是自X光发现以来医学诊断的重大进展。
可以说NMR与诺贝尔奖结下了不解之缘。
关键词:核磁共振技术、原理、应用、展望一、核磁共振的概念核磁共振是指原子核在外加恒力磁场作用下产生能级分裂,从而对特定的电磁波发生共振吸收现象。
二、核磁共振的物理原理核磁共振是原子核在外磁场中,能级之间共振跃迁的现象。
我们知道,原子核带正电并有自旋运动,其自旋运动必将产生磁矩,称为核磁矩。
研究表明,核磁矩μ与原子核的自旋角动量S成正比, 即:μ γ = S。
式中γ为比例系数,称为原子核的旋磁比。
在外磁场中, 原子核自旋角动量的空间取向是量子化的, 它在外磁场方向上的投影值可表示为:I=m h。
m为核自旋量子数。
依据核磁矩与自旋角动量的关系,核磁矩在外磁场中的取向也是量子化的,它在磁场方向上的投影值为:μ=mγ h。
对于不同的核,m分别取整数或半整数。
在外磁场中, 具有磁矩的原子核具有相应的能量, 其数值可表示为:E = -u B = m γ h B。
式中B为磁感应强度。
可见,原子核在外磁场中的能量也是量子化的。
由于磁矩和磁场的相互作用,自旋能量分裂成一系列分立的能级,相邻的两个能级之差为:ΔE =γ h B。
用频率适当的电磁辐射照射原子核,如果电磁辐射光子能量h ν 恰好为两相邻核能级之差ΔE,则原子核就会吸收这个光子,发生核磁共振的频率条件是:h ν= γ h B =γ h B/2π或ω= 2πν=γ B式中ν为频率,ω为圆频率。
对于确定的核, 旋磁比γ可被精确地测定。
可见, 通过测定核磁共振时辐射场的频率ν,就能确定磁感应强度;反之,若已知磁感应强度, 即可确定核的共振频率。
三、核磁共振技术的应用核磁共振可分为:固体核磁共振,液体核磁共振和核磁共振成像。
分析核磁共振波谱技术发展趋势核磁共振波谱技术(NMR)是一种通过使用核磁共振现象来研究物质分子结构、动力学和相互作用的技术。
自从核磁共振技术首次发现以来,它已经在化学、生物化学、医学和材料科学等领域取得了广泛的应用。
随着科学技术的进步和创新,核磁共振波谱技术也在不断发展和演变。
本文将对核磁共振波谱技术的发展趋势进行分析。
首先,随着技术的不断进步,核磁共振仪器的分辨率不断提高。
分辨率是评估核磁共振波谱仪器性能的重要指标,它决定了我们能够分辨出的信号数量和精确度。
通过改进仪器设计、优化信号采集和处理算法,可以显著提高核磁共振仪器的分辨率。
高分辨率的核磁共振波谱技术将有助于更准确地确定化合物结构和分析样品的成分。
其次,核磁共振波谱技术在生物医学领域的应用得到了迅速发展。
核磁共振成像(MRI)是医学诊断中常用的无创检测方法之一,它可以提供人体组织的高分辨率图像。
随着技术的进步,MRI不仅可以检测和诊断疾病,还可以用于研究人体器官的功能和代谢过程。
此外,核磁共振波谱技术还可以应用于药物研发和疾病研究,帮助科学家了解药物在人体内的代谢和相互作用机制。
第三,核磁共振波谱技术在无机化学和材料科学中的应用也在不断拓展。
核磁共振波谱技术可以用于研究材料的晶体结构、晶格动力学和电子结构。
通过核磁共振波谱技术,可以准确测量材料的宏观和微观性质,如磁性行为、自旋流体动态等。
此外,核磁共振波谱技术还可以用于检测和分析材料中的杂质和缺陷,提供分析材料结构的有力工具。
第四,现代核磁共振波谱技术在催化和化学反应动力学研究中的应用也越来越重要。
核磁共振波谱技术可以用于研究催化剂的活性和稳定性,以及催化反应中的中间体和过渡态。
通过核磁共振波谱技术,可以实时监测反应物和产物浓度的变化,分析反应路径和速率常数。
这些信息对于开发高效的催化剂和优化化学反应过程具有重要意义。
综上所述,核磁共振波谱技术在不同领域的应用前景广阔。
随着技术的不断进步和创新,核磁共振仪器的分辨率将不断提高,生物医学、材料科学和化学反应动力学等领域的研究将获得更精确和深入的结果。
新型核磁共振技术在医学影像中的应用核磁共振技术是一种非侵入性的成像技术,在医学影像领域中得到越来越广泛的应用。
随着技术的不断创新与发展,新型核磁共振技术在医学影像中的应用已经展现出了巨大的潜力。
下文将从以下几个方面,介绍新型核磁共振技术在医学影像中的应用。
一、新型核磁共振技术的优势传统的核磁共振技术在成像方面有一定的局限性,例如:图像分辨率较低、扫描速度较慢等。
但是,新型核磁共振技术的出现,解决了这些问题。
例如,高场核磁共振技术采用高磁场强度进行成像,可以提高图像的分辨率和信噪比,获得更准确的结构信息。
另外,新型核磁共振技术还包括磁共振弥散张量成像、谱成像等,这些技术的出现使得医学影像的应用领域更加广泛,为医生提供了更多的参考依据。
二、新型核磁共振技术在神经影像学中的应用神经影像学是核磁共振技术的一个重要应用领域。
结合新型核磁共振技术的优势,我们可以更加准确地观察和诊断一些神经系统疾病,例如:脑损伤、帕金森综合症等。
其中,磁共振弥散张量成像技术可以通过对水分子进行测量,获取细胞间的扩散情况,用于诊断白质损伤、脑卒中等疾病。
同时,谱成像技术可以用于诊断帕金森综合症、阿尔茨海默病等疾病,它可以通过检测不同组织中的代谢产物来确定它们的存在,并提供更加准确的信息。
三、新型核磁共振技术在心脏影像学中的应用心脏影像学是核磁共振技术的另一个重要应用领域。
传统的核磁共振成像技术在心脏影像学方面存在局限性,例如:扫描时间过长、图像质量不佳等问题。
而采用新型核磁共振技术,这些问题可以得到解决。
例如,心脏磁共振造影技术可以通过对注射的对比剂进行追踪,对心脏的血流情况进行观察,用于诊断冠心病、心肌炎等疾病。
同时,磁共振弥散成像技术可以用于检测心肌的组织状态,如心肌梗塞后的组织变化等,为临床医生提供更加准确的诊断依据。
四、新型核磁共振技术在肿瘤影像学中的应用肿瘤影像学是核磁共振技术的重要应用领域之一。
新型核磁共振技术的应用,可以更加准确地诊断和治疗肿瘤疾病。
地面核磁共振技术的新进展摘要:地面核磁共振技术是目前世界上仅有的可用于直接寻找地下水的技术。
自从上世纪80年代俄罗斯开发成功该技术以来,资料采集、处理、解释技术在不断的发展。
本文在综述这些新发展后,对该项技术在我国的应用进行了讨论。
关键词:地面核磁共振; 技术发展; 寻找地下水; 应用;前言地面核磁共振(SNMR)技术又叫质子磁共振(PMR)或磁共振测深(MRS)技术,该技术以利用核磁共振现象为基础,研究地磁场中氢原子核(如水或烃中的氢核)自由旋进的电磁信号,达到找水的目的。
上世纪七十年代末八十年代初,原苏联研究成功了能在地面探测这类信号的仪器――Hydroscoqe(找水仪),并在原苏联和其它国家试验找水获得成功。
自此以后,世界上的有关科学家对发展SNMR找水技术投入了更多的工作。
迄今为止,全世界有15台NUMIS,中国有5台,其中3台NUMIS,2台NUMIS+。
我国已在湖北、福建、内蒙古、新疆等12省(地区)缺水地区找到了地下水,研究成果填补了我国用NMR技术直接找水的空白,使我国跃居使用核磁共振技术找水技术的世界先进国家行列。
地调局水文方法所,中国地质大学等单位利用这一技术在我国缺水地区找到了宝贵的地下水资源。
本文介绍核磁共振技术近几年在国外的发展,并根据我国水文地质的实况,提出了该项技术目前和将来在我国找水工作中的应用前景。
1 SNMR技术的新进展从理论方面讲,SNMR找水技术除能提供何处有水,有多少水的信息外,还可以提供含水层的埋深、厚度、平均空隙度以及导水系数的资料;但是,由于SNMR技术的弱点是对环境的依赖性强,而且在资料采集、处理、模拟和解释中的技术不到位,时至上世纪九十年代中期,在大多数有较重环境电磁场干扰的地区得不到较好的效果,或者根本无法使用。
如92年在以色列,95年在美国以及其它一些地区的试验应用。
最近几年来,科学家们从仪器、天线设置、模拟研究、SNMR与其它物探方法综合利用和资料反演等方面做了许多研究,并取得了一些可喜的成绩。
1.1关于仪器改进。
自上世纪80年代俄罗斯的NMR仪器成形至今,仪器经过了长期不断改进的历程。
这些改进除来自仪器生产厂商外,还来自一些高水平的SNMR的实际工作者。
如有的勘查人员提出了NUMIS的某些缺陷的改进方向。
他们指出为了提高找水的精确度和加大测量深度的能力,不但需要把“死时间”(自反射尖脉冲结束时到SNMR信号开始探测之间)尽量减少到能观测微小孔隙中的水时为止,而且还需要更精确的电位差(包括虚实分量)的相位测量。
只有用全部相位资料反演才会得到足够稳定的资料,这样才能获得大于二分之一集肤深度地下水的准确信息。
特别是在使用“8”字形线圈(它能较大减少外部噪声干扰,但是却以牺牲对深度的灵敏度为代价)时,特别需要这样的改进。
1.2关于野外天线设置的试验。
高质量的野外记录是取得良好勘查成果的重要方面。
影响SNMR测深资料的主要野外设置因素包括天线的布置、发射脉冲的数量、每个脉冲的迭加次数、每周的记录间隔以及总的记录时间等。
下面仅就天线布置的改进做一简介。
SNMR使用的初期,一般将天线按边长为75米左右的矩形布置。
为了减少来自输电线的干扰,97年前后开发了一种“8”字形线圈,这种线圈的应用,较大地减少了噪声的干扰。
后来在西班牙南部的野外试验中,发现不但线圈的形状和大小对压制干扰有影响,而且天线的方向对压制噪声也有很大影响。
1.3 电性地质材料1D SNMR测深的模型研究。
SNMR的理论主要是针对自由空间开发的。
在这种情况下,交替激励场没有相位的变化;因此在确定有效分量的影响时不会有太大的困难。
但是,在探测导电性地质材料时,激励场将会引起感应涡流,生成必须加以考虑的二次场。
在现今的计算中,没考虑到椭圆偏振激励场的详细物理性质,只是做了线性偏振情况的外推,因此,只能得到一个近似的计算。
Pierre Valla等在导电性地质材料的1D SNMR 测深模型研究中,提出了一种特殊的形式体系,该体系允许将椭圆偏振场对质子磁距旋转的准确影响考虑在内。
这样,就能对地下水产生的磁共振信号作正确的表达。
另外,该体系也考虑到了导电性材料对返回地面接收器的NMR豫弛信号的影响,这样能起到改善提供的水力特性资料的作用。
1.4 SNMR方法和其它物探方法的相结合。
用SNMR方法和其它物探方法以及试验室测量相结合,描述含水层特征。
在柏林附近的试验场地,作了SNMR与探地雷达(GPR)、普激发激化法(SIP)、2D地电和折射地震找水试验。
在试验室测量了岩芯样的空隙度、粒度大小分布和NMR衰减时,为了控制和解释野外资料还推导出了水力传导系数。
SNMR较好地探测出了含水层并确定了含水层的大致几何形态。
由SNMR发现的含水层的含水量与岩芯样的单独测量十分一致。
由衰减推导出来的水力传导系数也在实验室的测量范围内。
GPR能很好地确定含水层的几何形态,将该资料与地电资料反演相结合,能够更好地得到含水层的电阻率分布。
即使在良好的条件下,GPR和地电方法在试验场地取得的估计水量远不如SNMR取得的可靠;其它物探资料取得的资料可用于SNMR资料的反演。
通常情况下,当地层的电阻率低于20欧姆米时,感应电流产生的激励电场变化必须注意,在SNMR反演中必须考虑在内。
1.5科学的利用SNMR和电阻率法。
科学利用SNMR和电阻率法为提高在柬埔寨暹粒省找水区的成井率提供最佳技方法组合。
该地区的地层主要由砂和粘土组成,厚度在20-100米之间。
将直流电法(ID VES 2D电成像)、时间域电磁法(TDEM)测深和地面核磁共振(SMNR)用于初期的勘查。
为了验证物探找水的效果,打了钻孔并且还做了电法测井和抽水试验。
结果证实(1)电阻率方法(VES、2D成像和TEM)对该地极不均匀地层的地下水导电率很敏感。
提出了测量的地下水导电率与含水层电阻率的初步联系。
(2)SNMR给出了5-60米深地层中出现地下水的准确信息。
在SNMR测深资料(从野外资料估算的含水层导水系数)和水动力参数(从钻孔抽水试验得到的含水层局部导水系数以及钻孔的相对涌水量)间建立了初步的联系。
(3)电阻率法和SNMR之间具有互补性。
(4)在勘查范围内,使用物探成果后的成孔率从56%提高到90%。
通过技术和成本分析,为该地推荐了一种定井的物探方法的组合法,该组合法在计划范围内既可以提高成井率又可以节省经费。
它的内容包括:(1)在成孔率低于30%的地方,采用SNMR、TDEM和电法结合勘查。
(2)成孔率在30%-50%的地方,采用SNMR与TDEM相结合的方法。
(3)成孔率在50%以上的地区,电法(VES和2D电成像)是找水规范化的方法。
1.6 SNMR探测地下水的试验研究。
西班牙南部一个重干扰区,测量到的SNMR信号是一种很弱的信号,一般只有几十纳伏,很容易受到工业或天然源的电磁干扰。
而在该试验区,同时存在上述的两类干扰,其大小均超过1500nv。
在这些地方用传统的方法做的试验记录的意义不大;只有用大小、形状和方向最合适的天线、并用大迭加次数做的最完整的记录才能探测到来自富含水层信号的衰减图形。
试验证明上述记录参数的适当设置可以减少随机干扰,但对于减少脉冲干扰效果不大,这需要其它的技术。
可以利用SNMR测量中获得的噪声图形来设计减少噪声影响的数字率波器,并且应同时采用锐切除。
在没有预先提供任何地质资料的情况下对取得的资料做了解释。
尽管在该地存在较强的干扰,但是取得的反演成果还是提供了一个与含水量分布地质资料显著相关的信息。
另一方面,确定的衰减时较差,好像受到了现存干扰的较大影响。
1.7 一些具有代表性的反演方法。
1.7.1利用以奇异值分析(SVD)和蒙特卡罗方法为基础的反演方法。
在使用二次误差函数的情况下,SVD能给出问题比较直接的解。
两种方法给出的成果基本相同。
但是对于比较复杂的误差函数,SVD方法却不适用(没有进一步的近似,如推测解的邻域内误差函数的线性化);在假设研究空间不太大的情况下,可以选择蒙特卡罗方法。
在一个有物理根据的反演(只准确知道信号的大小)中,已经证明这种方法的有用性。
1.7.2线性编程方法。
法国的A.Guillen等利用原来为重力和磁法开发的反演技术(线性编程,“理想物体”和“致密物体”)对SNMR资料进行了研究。
研究成果指出,线性编程方法不但可以得到解,而且还能研究解域,这就为参数可能的变化提供了一个较好想法。
这种方法可以通过限制含水层顶、底板深度参数来描述地下水分布特征。
另外,还可以提供诸如水的最小浓度、总水厚度和水量等地下水分布的其它特征。
为了对比不同方法在SNMR资料反演中的效果,上述研究利用了模拟和野外两种资料。
利用线性编程方法取得的成果优于利用Tikhonov正则法新取得的成果。
另外,这种方法可用于手提计算机,这就是说可以在野外做快速的解释。
需指出的是这种方法还可能在非均匀层状2D或一般3D情况下具有开发应用前景。
1.7.3 SNMR与VES资料联合反演方法。
由于SNMR和VES资料解释的含水层结构之间存在相似性和一致性,所以我们利用石油工业常用的阿耳其定律对两种资料做了联合反演。
反演中使用了模拟退火算法。
由于这种算法对两种物探资料都可以使用超快数值解,所以这种被导随机搜索算法允许运行的速度比最小二乘法快。
为了研究这种新算法的性能和证明它的有用性,已经将它用于一些不同的合成资料的反演。
在德国著名的试验场地(在这里分别用SNMR和VES做过试验)的研究最终证明了联合反演对实测资料的有用性。
1.7.4蒙特卡罗法。
德国的A.Guillen等提出了一种用于研究与SNMR资料一致的解集的蒙特卡罗适应法。
这种方法允许用统计法来描述含水层,为了回答与地下水开发有关的问题,还可以利用水的含量和衰减时来评价含水层水资源和生产的危险性。
应用实例已经证明采用研究模型空间战略的用效性。
希望在不久的将来可以利用反演结果和地质统计学来进行含水层和衰减时的3D模拟。
1.7.5 “水文核磁共振方法”。
水文核磁共振方法适于普查、调查深度达200米的地下水的分布,该方法可以解决以下课题:1.7.5.1对用于农业、工业、民用的地下水资源、地下水储量的普查、勘查和评价。
1.7.5.2在实施建筑物的各种技术方案,核电站的建立,废物埋藏等等条件下对地下水污染进行研究、填图和评价,并制定保护措施。
1.7.5.3进行生态、水文地质和工程地质测量以便土壤改良、供水和工程施工。
1.7.6 借助核磁共振x射线断层摄像“验湿器”(也有译成“示水议”)调查地下水。
该“验湿器”无须钻孔可以“目视”含水层的水的信息,是野外地球物理仪器最新水平的代表。
该仪器可以提供有关岩层中不同深度的自由水的信息,确定含水层富水厚度和埋深,评价含水层的平均空隙度。