روش انجام کار

( ترازشدگی اسپین هسته در میدان مغناطیسی همگن)

این ترازشدگی یک گشتاور مغناطیسی کوچک ایجاد می‌کند که با استفاده از تجهیزات تخصصی قابل تشخصیص و ارزیابی می‌باشد.

ابزار دقیق رزونانس مغناطیسی هسته ای:

• سیستم فرستنده الکتریکی
• سیستم الکترونیک فرکانس رادیویی یا طول موج‌های دیگراز موج الکترومغناطیس
• سیستم گیرنده

فرستنده الکتریکی:

فرستنده الکتریکی که با نام فرستنده رادیویی نیز شناخته می‌شود یک دستگاه الکترونیکی است که برای تولید امواج رادیویی به منظور ارسال داده با کمک آنتن در یک طیف خاصی از امواج الکترومغناطیسی استفاده می‌شود.

فرستنده قادر به تولید یک جریان متناوب فرکانس رادیویی است که به آنتن اعمال می‌شود آنتن نیز به نوبه‌ی خود آن‌را به صورت امواج رادیویی تابش می‌کند. برای انجام این کار ابتدا فرستنده انرژی را در یک منبع تغذیه می‌گیرد و آن‌را به یک جریان متناوب فرکانس رادیویی تبدیل می‌کند که میلیون‌ها یا میلیاردها بار در ثانیه بسته به طیفی که فرستنده نیاز به ارسال دارد تغییر جهت می‌دهد. هنگامی که این انرژی به سرعت در حال تغییر است از طریق یک رسانا هدایت می‌شود. در این مورد یک آنتن امواج الکترومغناطیسی یا رادیویی را به سمت بیرون تابش می‌کند تا توسط آنتن دیگری که به گیرنده متصل است دریافت شود.

سیستم الکترونیک فرکانس رادیویی:

جزء دیگر رزونانس مغناطیسی هسته‌ای الکترونیک فرکانس (RF) است الکترونیک (RF) مسئول تولید و کنترل پالس‌های فرکانس رادیویی مورد استفاده برای تحریک و تشخیص سیگنال (NMR)است. این الکترونیک از یک فرستنده که پالس (RF) را تولید می‌کند و یک گیرنده که سیگنال ناشی ازبرانگیختگی ذرات هسته‌‌ای است تشکیل شده است. یکی از چالش‌های کلیدی در طراحی الکترونیک RF در رزونانس مغناطیسی هسته‌ای نیاز به کنترل دقیق زمانبندی و خصوصیات پالس‌های RF است. مدت زمان، دامنه – فرکانس و فازپالس‌ها همگی نقش مهمی در تعیین کیفیت سیگنال حاصل دارند.

هنگامی که پالس‌های فرکانس رادیویی خاموش یا قطع می‌شود، ذرات هسته (پروتون‌ها) به حالت اولیه خود باز می‌گردند و در این فرآیند یک سیگنال فرکانس رادیوئی ارسال می‌کنند.

سیستم گیرنده:

در این سیستم که توسط آنتن‌های خاصی احاطه شده است گیرنده وظیفه‌ی دریافت سیگنال از بازتابش ذرات هسته‌ای در حالت برانگیختگی را دارد.سپس برای تجزیه و تحلیل به قسمت های دیگر سخت‌افزاری و نرم‌افزاری نیاز می‌‌باشد.

مکانیزم یافتن حفره‌ها:

طبق بررسی‌های انجام شده در طول فعالیت روش (NMR) هنگام تابش امواج الکترومغناطیس ما ابتدا یک میدان الکترومغناطیسی قوی از روی سطح زمین توسط فرستنده به داخل زمین می‌فرستیم و این طیف الکترومغناطیس قادر است از تمامی لایه‌های سخت زمین تا اعماق 300 متر و بیشتر نفوذ کند، سپس این میدان قوی داخل حفره باعث می‌شود که مولکول‌های اکسیژن که دارای ایزوتوپ‌های

 (O_16، O_17، O₁₈) می‌باشد که هر سه درحالت پایدار هستند. یک جهت‌گیری اسپینی خاصی به صورت موازی یا پادموازی با میدان مغناطیسی ارسالی داشته باشند و همگی دارای اسپین‌های یکسانی می‌شوند؛ سپس با ارسال میدان ثانویه عمود بر میدان اول پروتون‌های ایزوتوپ ₁₇O برانگیخته می‌شوند و در تراز انرژی بالاتری قرار می‌گیرند و طیفی از امواج الکترومغناطیسی گسیل می‌کنند که ما قادریم توسط آنتن‌های گیرنده دستگاه آن‌هارا دریافت کنیم و دیواره‌های حفره را با دقت سانتی‌متربر روی زمین جانمائی کنیم.

مطالعات امکان‎سنجی اکتشاف آب‎های زیرزمینی عمیق و نیمه عمیق به روش (NMR) از لحاظ ساختار علمی و عملیاتی به شرح زیر می‎باشد.

در روش (NMR) نیاز به نوع خاصی از اتم‎ها می‎باشد که اتم‎ها با تعداد پروتن و نوترون های فرد مورد نظر می‎باشد.

در اکتشاف آب‎های زیرزمینی با توجه به ساختار مولکول‎های آب که H₂O (H-O-H) می‌باشد در هیدروژن که یک عنصر با تعداد فرد پروتن یعنی یک می‌باشد. می‎توان از این روش (NMR) استفاده نماید. میدان مغناطیسی هسته یک هیدروژن H₁ می‎تواند در جهت‎های ساعتگرد یا پادساعتگرد به دور محور خود چرخش داشته‎باشد.

از آنجایی که هسته دارای بار مثبت است در اثر اسپین هسته ممان مغناطیسی خواهیم داشت. بنابراین هسته‎های هیدروژن در حضور میدان مغناطیسی خارجی آهن‎رباهای کوچکی با دو جهت‎گیری محتمل هستند.

این جهت‎گیری‎ها ممکن است با هم‎راستا با میدان مغناطیسی خارجی یا در خلاف جهت آن باشد. زمانی که هسته هیدروژنی با ممان مغناطیسی هم راستا با میدان خارجی تحت تابش الکترومغناطیسی در محدوده فرکانس(رادیویی) ماکروویو، انرژی جذب می‎کند که میدان مغناطیسی آن مخالف میدان اعمال شده خارجی باشد. در نتیجه جذب انرژی سبب تغییر حالت انرژی هسته‎ای هیدروژن به حالت انرژی بالاتر خواهد شد.