乙醇汽油核磁共振特性研究摘要：利用核磁共振成像分析仪测量了不同汽油体积含量的乙醇汽油溶液的核磁共振信号，分析了横向弛豫吋间、信号强度与汽油浓度的关系。结果表明乙醇汽油溶液中汽油的体枳含量与信号强度有定的线性关系，给出了一种利用低磁场核磁共振测量乙醇汽油浓度的新方法。关键词：核磁共振，乙醇汽油,横向弛豫时间，信号强度中图分类号：04-341引言乙醇汽油是一种由乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的新型替代能源。它在不影响汽车的行驶性能的前提下，可以有效改善油品的性能和质暈，降低车辆一氧化碳、碳氢化合物和有毒物等污染物排放。同时，发展乙醇汽油对缓解石油资源短缺，解决粮食过剩，调节农业结构，促进国民经济的发展都有重要的意义厲現由于乙醇具有一定的腐蚀作用，按照国家标准，车用乙醇汽油只允许加入10%±0.5%(V/V)的燃料乙醇⑶。乙醇的含量一旦超标将在很大程度上影响汽车零部件的使用寿命以及发动机的性能，因此对乙醇汽油中乙醇与汽油的配比进行严格的检测具有重要的研究意义与价值。⑷核磁共振技术(Nuc1oarMagneticResonance)是研究物质结构的重要手段，由于它是一种无损测量技术，可深入物质内部获取丰富的物质内部结构信息而不破坏物质本身，能够迅速、准确、高分辨地对样品物质进行诊断。在有机化学、生物化学、药物化学和化学工业、石油工业、橡胶工业、食品工业、医药工业等方面得到了广泛的应用⑸。本文采用了核磁共振的方法，通过测暈不同体积浓度下的乙醇汽油溶液研究了乙醇汽油的核磁共振横向弛豫时间以及共振信号强度随汽油浓度的关系。2实验原理原子核具有一定的磁矩P,对于磁性核，当对其施加一静磁场〃()时会对该核产生一力矩,使〃旋转轴绕垂直于力矩的方向运动，这种现象称为进动，进动的频率称为拉莫尔频率，其大小由以下公式确定：(1)式中Y为旋磁比，代表核磁的强度，对于氢核，Y/2n=42.58MHz/To不同的原子核，其Y值不同。当在垂直于第的磁场上加一旋转频率等于其拉莫尔频率的旋转磁场D时，U除了绕进动外，也绕弘进动，结果使得“与〃。的夹角〃变大。〃与的相互作用能为E——“cos0(2)显然当〃变大时，E增大，表示粒子从Bi中获得了能量，这就是核磁共振现象的理论解释。由于共振吸收，系统处于非平衡态，系统由非平衡态过渡到平衡态的过程称为弛豫过程,按机理可分为“自旋一晶格弛豫”(spin—latticerelaxation,也称纵向弛豫)和“自旋一自旋弛豫”(spin-spinrelaxation,也称横向弛豫)两类，相应的弛豫时间分別用口和T?表示。弛豫时间是描述原子核与周围介质以及原子核之间相互作用的重耍参数，因此准确测量弛豫时间对研究物质有重要意义⑺忙对于有大量微观磁矩组成的宏观物质，通常用体核磁化强度M来描述原子核系统被磁化的强度，M定义为样品内N个核磁矩的矢量和：NM二工“/=1因此，实验测得的核磁共振信号是大量粒子叠加的结果，信号强度与样品内所测核的数目成正比。®3实验方法3.1实验仪器实验仪器采用Nmi20-Analyst核磁共振成像分析仪，该仪器为纽边公司研发的一款用于科研的现代化核磁共振仪器，其主要由工控机部分、谱仪系统部分、模拟部分以及磁体系统等部分组成。其结构示意图如图1所示。磁体柜图1核磁共振仪器示意图3.2实验样品实验样品使用纯乙醇和93#汽油，定量配制出汽油体积浓度为10%〜90%(|'可隔10%)的乙醇汽油溶液，并将纯乙醇和纯汽油视为浓度为0%和100%的乙醇汽油溶液。取相同体积各浓度的溶液样品分别装入试剂瓶内等待测量。3.3实验测量将样品分别置于射频线圈的中心，利用白由感应衰减信号(FreeInductionDecay,FID)调节共振中心频率，然后进行CPMG(Carr-Purcell-Meiboom-Gill)脉冲序列扫描实验。实验参数:主磁场0.51T,磁体温度32°C,重复扫描次数NS=8,重复采样时间间隔TR=12s。4实验结果与分析采用CPMG脉冲序列扫描后，得到的自旋冋波串图像，利用多指数反演软件对原始冋波串数据进行反演得到横向弛豫吋间分布，反演后得到的不同浓度样品的T2谱如图2所示。图2不同浓度下乙醇汽油的浓度T2谱图3第一个信号峰的放人图像由图2可见，某一浓度下乙醇汽油溶液T2谱主要有两个峰，且两个峰之间有明显的界限，这表明...