Spatially resolved 2D Laplace NMR

Zhang, Yan; Blümich, Bernhard

doi:5222

Spatially resolved 2D Laplace NMR = Ortsaufgelöste 2D-Laplace NMR

Zhang, Yan (Author)

2014

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Yan Zhang

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2014

Umfang86 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2014

Druckausg.: Zhang, Yan: Spatially resolved 2D Laplace NMR

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Blümich, Bernhard (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2014-10-06

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-52220
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/459453/files/5222.pdf

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Poröser Stoff (Genormte SW) ; Kernspintomographie (Genormte SW) ; Magnetische Kernresonanz (Genormte SW) ; Entspannung (Genormte SW) ; Diffusion (Genormte SW) ; Chemie (frei) ; poröse Medien (frei) ; MRI (frei) ; NMR (frei) ; porous media (frei) ; relaxation (frei) ; diffusion (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 540

Kurzfassung
Im letzten Jahrzehnt hat sich die 2D Laplace Kernspinresonanz (NMR) als leistungsfähiges Verfahren zur Untersuchung poröser Medien etabliert. Jedoch gibt das Verfahren erst einmal nur Information über integrale Merkmale einer gegebenen Probe in Bezug auf Porengröße und Porenkonnektivität. Daher ist es erstrebenswert Kernspintomographie mit 2D-Lapalce-NMR zu verbinden um Information über Fluidtransport in abgegrenzten Bereichen der Probe zu erlangen. Ortsaufgelöste D-T2-Korrelationskarten wurden von vier verschiedenen Proben gemessen: Wasser gesättigte Packungen von Glasperlen mit unterschiedlichen Durchmessern, eine mit Wasser und Öl gefüllte und durch eine Membran aufgeteilte Packung von Glasperlen, eine feuchte Mörtelprobe, und eine mit Wasser und Öl gefüllte Packung von Glasperlen ohne Membran. Die in Pixeln ähnlichen Kontrasts enthaltene Information wurde für ortsaufgelöste D-T2-Korrelations-NMR als Repräsentant für 2D-Laplace-NMR genutzt. Die Summation von Pixeln mit ähnlichem Kontrast wurde bei niedriger Auflösung eingesetzt um die Messzeit, die bei 2D-Laplace aufgelöster NMR-Bildgebung inhärent lang ist, zu verkürzen. Diese Methode gibt Einsicht in die Heterogenität der Proben und verspricht von in der Ölindustrie Verwendung zu finden. Weiterhin wurden Gint2D - T2-Karten gemessen, um die Beziehung zwischen Porenraum und internen Gradienten zu untersuchen. Drei verschiedenen Typen von Proben wurden untersucht. Diese waren Wasser gesättigte Packungen von Glasperlen mit unterschiedlichen Durchmessern, eine mit Wasser und Öl gefüllte und Packung von Glasperlen, und eine feuchte Mörtelprobe. Zwei verschiedene Fälle werden unterschieden: 1) Die Heterogenität der Gradienten dominiert die Heterogenität der Diffusionskoeffizienten. Dieser Fall betrifft die erste Probe. 2) Die Heterogenität des Diffusionskoeffizienten dominiert die Heterogenität des internen Gradienten. Dieser Fall betrifft die zweite Probe. Nur im ersten Fall können die internen Gradienten abgeschätzt werden indem ein konstanter Diffusionskoeffizient über die gesamte Probe angenommen wird. Dieses Ergebnis kennzeichnet die Einschränkungen für dieses Verfahren. Schließlich wurden Korrelationskarten für Mörtel gemessen und Verteilungen von internen Gradienten wurden untersucht um den Gebrauch des Verfahrens wirklichkeitsnah zu testen. Schlussendlich wurden Gint2D - T2 -Karten bei 7 und 16 T untersucht um die Probenheterogenität zu charakterisieren.

Within the past decade, 2D Laplace nuclear magnetic resonance (NMR) has been proved to be a powerful method to investigate porous materials. However, it gives information only about integral characteristics of a given sample with regard to pore-size and pore connectivity. It is therefore desirable to combine MRI with 2D-Laplace NMR to generate information about fluid transport within defined areas of a sample. Spatially resolved D-T2 correlation maps were measured for four different samples: glass beads with different bead diameters saturated with water, glass beads filled with oil and water separated by a membrane, a wet mortar sample and glass beads filled with oil and water without a membrane. The information contained in pixels of similar contrast were exploited by spatially resolved D-T2 correlation NMR as a representative of 2D-Laplace NMR. Summation of pixels with similar contrast and low spatial resolution have been chosen to accelerate the measurement time which is inherently long for 2D-Laplace resolved MRI. This method reveals the heterogeneous information of these samples and is expected to be appreciated by the oil industry. Moreover, Gint2D - T2 maps were obtained to study the relationship between pore space and internal gradients in porous media. Three different kinds of samples were measured, which are glass beads with different bead diameters saturated with water, glass beads filled with oil and water, and a wet mortar sample. Two different cases are distinguished: 1) The heterogeneity of internal gradients dominates the heterogeneity of diffusion coefficients, which concerns the first sample. 2) The heterogeneity of diffusion coefficients dominates the heterogeneity of internal gradients, which occurs in the second sample. Only in the first case, the internal gradients can be estimated when assuming a constant diffusion coefficient across the sample. This result delineates the limitations of this assumption. Then the correlation maps of mortar were measured and internal gradient distributions were acquired to explore the utility of this method in reality. Finally, spatially resolved Gint2D - T2 maps were studied at 7 T and 16 T to probe sample heterogeneity.

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