Journal of Communications Technology and ElectronicsJournal of Communications Technology and ElectronicsРадиотехника и электроника0033-84943034-5901The Russian Academy of Sciences68475510.31857/S0033849424100122HPQLAUPHYSICAL PROCESSES IN ELECTRONIC DEVICESФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРАХResearch ArticleFeatures of Phenomenological Bloch Equations sSolution for Determining the Longitudinal Relaxation Time Т1 in a Liquid FlowОсобенности решения феноменологических уравнений блоха для определения времени продольной релаксации Т1 в потоке жидкостиDavydovV. V.ДавыдовВ. В.
Russian Federation
Davydov_vadim66@mail.ruGol’dbergA. A.ГольдбергА. А.
Russian Federation
Davydov_vadim66@mail.ruDudkinV. I.ДудкинВ. И.
Russian Federation
Davydov_vadim66@mail.ruDavydovR. V.ДавыдовР. В.
Russian Federation
Davydov_vadim66@mail.ruPeter the Great St. Peterburg Polytechnic UniversityСанкт-Петербургский Политехнический университет Петра ВеликогоThe Bonch-Bruevich Saint-Petersburg State University of TelecommunicationsСанкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-БруевичаAlferov UniversityАлферовский университет1410202469101020103016062025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://innoscience.ru/0033-8494/article/view/684755

The article considers the features of determining the longitudinal T1 and transverse T2 relaxation times in the designs of NMR relaxometers with a flow-through and stationary liquid medium. The advantages of using the modulation technique for recording the NMR signal for flow-through NMR flowmeters-relaxometers and small-sized NMR relaxometers for express control of condensed media in comparison with other methods are noted. It is experimentally proven that the relationship obtained from the Bloch equations using approximations for determining T1 based on the results of two measurements of the NMR signal amplitudes or resonance frequencies has a number of limitations in its application for monitoring the state of a flowing medium. Based on experimental data, a study was made of the relationship between the magnetic field modulation frequencies for determining T1 and it was proven that for a number of relationships between them it is impossible to determine the T1 value during measurements. In this case, the NMR signals from the flowing medium at these modulation frequencies are recorded, and the medium itself has relaxation times T1 and T2. The results we obtained allow us to eliminate the error in determining the state of the medium (whether it complies with the standard (absence of impurities in it) or not) using the measured values of relaxation times. This is extremely important a during conducting various experiments, especially using current flows, in which the use of other methods for solving this problem is difficult.

Рассмотрены особенности определения времен продольной Т1 и поперечной Т2 релаксации в конструкциях ЯМР-релаксометров с проточной и стационарной жидкой средой. Доказано, что полученное соотношение из уравнений Блоха с использованием приближений для определения Т1 по результатам двух измерений амплитуд сигнала ЯМР или резонансных частот имеет ряд ограничений по применению для контроля состояния текущей среды. Проведено исследование соотношения между частотами модуляции магнитного поля для определения Т1 и доказано, что для ряда соотношений между ними невозможно при измерениях определить значение Т1. Полученные результаты позволяют исключить ошибку при определении состояния среды (соответствует стандарту (отсутствие в ней примесей) или нет) с использованием измеренных значений времен релаксации.

nuclear magnetic resonanceliquidcondensed mediummodulation techniqueNMR signalnuclear magnetic flowmeter-relaxometerBloch equationsrelaxation times T1 and T2modulation frequencymeasurement errorядерно-магнитный резонансжидкостьконденсированная средамодуляционная методикасигнал ЯМРядерно-магнитный расходомер-релаксометруравнения Блохавремена релаксации Т1 и Т2частота модуляциипогрешность измеренияДавыдов В.В., Дудкин В.И., Карсеев А.Ю.//Письма в ЖТФ. 2015. Т. 41. № 7. С.103Жерновой А.И., Комлев А.А., Дьяченко С.В.//ЖТФ. 2016. Т. 86. № 2. С. 146.Gizatullin B., Gafurov M., Vakhin A. et al. // Energy and Fuels. 2019. V. 33. № 11. P. 10923.Marusina M.Y., Karaseva E.A. // Asian Pacific J. Cancer Prevention. 2018. V. 19. № 10. P. 2771.Марусина М.Я., Базаров Б.А., Галайдин П.А. и др.//Измерительная техника. 2014. №4. С.62.Gizatullin B., Gafurov M., Rodionov A. et al. // Energy and Fuels. 2018. V. 32. P. 11261.Марусина М.Я., Базаров Б.А., Галайдин П.А. и др. //Измерительная техника. 2014. №5. С.68.O'Neill K.T., Brancato L., Stanwix P.L. et al. // Chem. Engineer. Sci. 2019. V. 202. P. 222.Давыдов В.В.//Оптика и спектроскопия. 2016. Т. 121. № 1. С. 20.Deng F., Xiao L., Wang M. et. al. // Appl. Magnetic Resonance. 2016. V. 47. № 10. P. 1239.Kashaev R.S., Kien N.C., Tung T.V., Kozelkov O.V. // J. Appl. Spectroscopy. 2019. V. 86. № 5. P. 890.Sadovnikova M.A., Murzakhanov F.F., Mamin G.V., Gafurov M.R. // Energies. 2012. V. 15. № 17. P. 6204.Gizatullin B., Gafurov M., Murzakhanov M. et al. // Langmuir. 2021. V. 37. № 22. P. 6783.Жерновой А.И., Дьяченко С.В. // ЖТФ. 2015. Т. 85. № 4. С. 118.Davydov R., Davydov V., Myazin N., Dudkin V. // Energies. 2022. V. 15. № 5. P. 1748.Дьяченко С.В., Жерновой А.И., // ЖТФ. 2016. Т. 86. № 12. С. 78.Давыдов В.В., Величко Е.Н., Дудкин В.И., Карсеев А.Ю.//Метрология. 2014. №2. С.32.Кашаев Р.С., Козелкова В.О., Овсеенко Г.А. и др.// Измерительная техника. 2023. № 5. С. 52Deng F., Xiong C., Chen S. // Petroleum Exploration and Development. 2020. V. 47. P. 855.Eremina R., Gippius A., Gafurov M. // Appl. Magnetic Resonance. 2023. V. 54. № 4-5. P. 435.Giulotto L., Lanzi G., Tosca L. // J. Chem. Phys. 1956. V. 24. № 3. P. 632.Давыдов В.В., Дудкин В.И., Карсеев А.Ю.//ПТЭ. 2015. № 6. С. 83.Давыдов В.В., Дудкин В.И., Николаев Д.И. и др. // РЭ. 2021. Т. 66. № 10. С. 1017.Zargar M., Johns M.L., Aljindan L.M. et. al. // SPE Production & Operation, 2021. V. 36. № 2. P. 423.Fouilloux P., Assifaoui A., Rachocki A. et. al. // Int. J. Biological Macromolecules. 2023. V. 253. Pt. 1. Article No. 126307.Cao G., Gao S., Xiong B. // Sci. Reports. 2023. V. 13. № 1. P. 4558.Leshe A. Nuclear Induction. Berlin: Verlag Wissenschaften, 1963.Abragam A. The Рrinciples of Nuclear Magnetism. Oxford: Qxford Clarendon Press, 1961.Jacobsohn B.A., Wangsness R.K. // Phys. Rev. 1948. V. 73. № 9. P. 942.Chiarotti G., Cristiani G., Giulotto L., Lanzi G. // II Nuovo Cimento. 1954. V. 12. № 4. P. 519.