[محمد شريف البني]

الجزء السابع



المزيد حول


الرنين النووي المغناطيسي



تعتبر "مقالة الرنين النووي المغناطيسى على أ عماق كبيرة: الفيزياء في صناعة النفط" تمهيداً للرنين النووي المغنطيسى، كما تعطينا فكرة عامة عن أهميته في صناعة النفط . ونورد هنا المزيد من النقاش عن كيفية عمل الرنين النووي المغنطيسى وبعض المؤشرات إلى المصادر الأخرى في موقع "سيد" وفي أماكن أخرى .

كيف يعمل الرنين النووي المغناطيسي

بالرغم من أن التفصيلات الفنية للرنين النووى المغنطيسى معقدة للغاية، فإن الأفكار التي يُبنى عليها مثل الاتزان والرنين والاسترخاء هي أفكار يمكن فهمها . ونظرا لأننا نتعامل أيضا مع أنوية ( جمع نواة ) لذرات غير مرئية، فمن المفيد أن نشبهها بأشياء نراها ونتعامل معها، مثل نموذج الطفل في الأرجوحة، والذي استخدمه الكاتب بوب كلينبرج لتوضيح الرنين النووي المغنطيسى على عمق ستة أميال .
والفكرة الأساسية في الرنين النووي المغنطيسى أننا نخرج أنوية الذرات من حالة السكون، وهي حالة الاتزان ذات الطاقة المنخفضة، وبمجرد استثارتها، نلاحظ الزمن الذي تستغرقه حتى تعود إلى حالة الاتزان مرة ثانية . وهذه الفترة الزمنية هي التي تهمنا حيث أنها يمكن أن تعطينا معلومات عن المادة التي نقوم بدراستها .

الاتزان

تحدث حالة الاتزان عندما يتحقق الآتي :

عندما تكون أنوية الهيدروجين الموجودة في الماء والغاز والنفط قد تم ترتيبها تحت تأثير مجال مغنطيسى .

وعندما يكون الطفل في الأرجوحة وهي ساكنة في وضع رأسي .

وعندما يكون وتر الجيتار مستقراً ولا يهتز .


يمكننا الإخلال بالاتزان ورفع مستوى طاقة الاجسام عن طريق :

إخضاع أنوية الهيدروجين إلى تأثير مجال مغنطيسى ثان يقوم بترتيبها بطريقة مختلفة عن المجال الأول .

دفع الطفل الموجود في الأرجوحة .

شد وتر الجيتار .

الرنين

ولكن من أين يأتي الرنين ؟ أن بعض الأشياء تتحرك بصورة طبيعية في دورات منتظمة بتردد معروف. وإذا كانت الدفعات الصغيرة المستخدمة في رفع طاقتها وجعلها خارج حالة الاتزان متوافقة مع ذلك التردد ، فإن العديد من الدفعات الصغيرة يمكن أن تتجمع مع بعضها محدثة تغييرا كبير في مستوى الطاقة.

يتذبذب المجال المغنطيسى الثاني بنفس التردد الطبيعى لنواة الهيدروجين تماماً (ويسمى ذلك التردد بتردد لارمور) .

نقوم بدفع الطفل دفعة بسيطة كل مرة يصل فيها إلى أعلى نقطة في مساره ، ويعتبر الجسم المكون من الطفل والأرجوحة بمثابة بندول ، ويحدد طول هذا البندول فترة التأرجح.

يمكن جعل وتر الجيتار يصدر صوتا بدون شده إطلاقا وذلك بشد وتر آخر في نفس الجيتار أو في آله أخرى وسوف تتسبب الموجات الصوتية السارية في الهواء في أن يتذبذب الوتر الذي لم يلمسه أحد وذلك لأنها متوافقة مع ذبذبته الأصلية . وسوف يحدد كل من الطول ودرجة الشد، التردد الذي يتذبذب به الوتر .

وإذا لم تكن الدفعات متوافقة مع التردد الطبيعي للجسم الذي نقوم بدفعه، فإن تأثيرات الدفعات لا تتجمع مع بعضها، بل قد تتداخل مع بعضها البعض .

إذا لم يتوافق تردد المجال المغنطيسى مع التردد الطبيعي لنواة الهيدروجين فلن تتحرك .

إذا دفعت الطفل في الأرجوحة بطريقة غير منتظمة أو بطريقة منتظمة ولكنها لا تتوافق مع توقيتات التأرجح ، فأنك في بعض الأوقات لن يكون لدفعاتك أى تأثير . وقد يحدث مصادفة أن تعطي دفعه بينما هو يتحرك في اتجاهك ، وبذلك سوف تعمل دفعتك في الواقع على إبطاء حركته.

لن يبدأ وتر الجيتار في التذبذب إذا تم عزف نغمة مختلفة على الوتر الثاني أو على جهاز آخر.

الاسترخاء

ولكن من أين يأتي الرنين ؟ أن بعض الأشياء تتحرك بصورة طبيعية في دورات منتظمة بتردد معروف. وإذا كانت الدفعات الصغيرة المستخدمة في رفع طاقتها وجعلها خارج حالة الاتزان متوافقة مع ذلك التردد، فإن العديد من الدفعات الصغيرة يمكن أن تتجمع مع بعضها محدثة تغييرا كبير في مستوى الطاقة.

يتذبذب المجال المغنطيسى الثاني بنفس التردد الطبيعى لنواة الهيدروجين تماماً (ويسمى ذلك التردد بتردد لارمور) .

نقوم بدفع الطفل دفعة بسيطة كل مرة يصل فيها إلى أعلى نقطة في مساره، ويعتبر الجسم المكون من الطفل والأرجوحة بمثابة بندول، ويحدد طول هذا البندول فترة التأرجح.

يمكن جعل وتر الجيتار يصدر صوتا بدون شده إطلاقا وذلك بشد وتر آخر في نفس الجيتار أو في آلة أخرى، وسوف تتسبب الموجات الصوتية السارية في الهواء في أن يتذبذب الوتر الذي لم يلمسه أحد وذلك لأنها متوافقة مع ذبذبته الأصلية . يحدد كل من الطول ودرجة الشد التردد الذي يتذبذب به الوتر .



إذا لم تكن الدفعات متوافقة مع التردد الطبيعي للجسم الذي نقوم بدفعه، فإن تأثيرات الدفعات لا تتجمع مع بعضها، بل قد تتداخل مع بعضها البعض

إذا لم يتوافق تردد المجال المغنطيسى مع التردد الطبيعي لنواة الهيدروجين فلن تتحرك .

إذا دفعت الطفل في الأرجوحة بطريقة غير منتظمة أو بطريقة منتظمة ولكنها لا تتوافق مع توقيتات التأرجح، فأنك في بعض الأوقات لن يكون لدفعاتك أى تأثير . وقد يحدث مصادفة أن تعطي دفعه بينما هو يتحرك في اتجاهك، وبذلك سوف تعمل دفعتك في الواقع على إبطاء حركته.

لن يبدأ وتر الجيتار في التذبذب إذا تم عزف نغمة مختلفة على الوتر الثاني أو على جهاز آخر.


الرنين النووي المغناطيسي في الطب

أفضل الاستخدامات المعروفة للرنين النووي المغنطيسى هي استخدامه في التشخيص الطبي، حيث يمكن عن طريقه إجراء فحص للجسم البشري بدون جراحة . وفي المجال الطبي عادة ما يطلق عليه اسم التصوير بالرنين المغنطيسي، وحيث أن معظم الجسم هو ماء، فإن هناك العديد من أنوية الهيدروجين المنتشرة به . وأجهزة الرنين النووي المغنطيسى الطبية كبيرة الحجم بحيث يدخل فيها الإنسان . أما أجهزة الرنين النووي المغنطيسى المستخدمة في حقول البترول فهي أصغر كثيرا لأنها يجب أن تدخل في حفرة بئر قطرها حوالي 20سم . ويختلف كذلك توزيع المغنطيسات، حيث أن الجسم المطلوب فحصه يكون خارج الاداة وليس بداخلها .
ويتضمن الموقع الرئيسي للرنين المغنطيسي والموضح في صفحة الوصلات ذات الصلة، شرحا لكيفية عمل الرنين النووي المغنطيسي، وهو موقع يتضمن معلومات فنية أكثر، وهو مختصر أكثر بمقال : الرنين النووى المغنطيسي على عمق ستة أميال .

الرنين النووي المغناطيسي في صناعة النفط

في أماكن مختلفة من موقع "SEED" سوف نجد مناقشات للطرق التي تم بها تجميع المعلومات عما هو موجود تحت السطح ثم معالجتها واستخدامها

تكون النفط
هناك تقنيات أخرى مشروحة غير الرنين النووي المغنطيسي، وهي تشمل التسجيل الكهربائي والتصوير السيزمي (الزلزالي) .
السفينة جويدس
يساعد إحضار عينات الصخور المعروفة باسم "العينات الجوفية" إلى السطح في توفير معلومات عن التكوينات تحت السطحية .
سوائل الحفر : ماء الحياة في البئر
يتم حمل قطع الصخور إلى السطح بواسطة سائل الحفر أثناء المسار الطبيعى لعملية الحفر، ويتم فحص تلك القطع بواسطة الجيولوجيين للحصول
على معلومات تكشف لنا عما هو موجود تحت السطح . ويعرض لنا التسجيل الموجود في مقالة الرنين النووي المغنطيسى على عمق ستة أميال،
بيانات الرنين النووي المغنطيسى التي يتم تجميعها من عدة صور يتم التقاطها في نفس الوقت . وهناك تسجيلات في موقع "SEED" يمكن
استخدامها في المقارنة .

المقاومة النوعية للمواد
تسجيل كهربي بسيط تم إجراؤه عام 1929 .
السفينة جويدس
تسجيل كهربي حديث يوضح عدة أنواع من البيانات الكهربائية.

وتشترك كل تلك التسجيلات في إعطاء بيانات تتغير بتغير العمق في باطن الأرض . ويمثل المحور الرأسي في كل حالة العمق، وعادة ما يعبر عنه بالأقدام



أنتهى الجزء السابع

الموضوع منقول



[الشكر الخاص لكتاب هذه المواضيع المبسطة


وكل الشكر لمركز العلوم الذي أتاح لنا هذه المعلومات]

المصدر : مركز العلوم ( سيد )

http://www.seed.slb.com/ar/scictr/watch/nmr/index.htm

الجزء السابع :

http://www.seed.slb.com/ar/scictr/notes/nmr_gui.htm





شكراً لكم جميعاً


ننتظر مشاركات كل الأحبة ومناقشاتهم المفيدة


هذه المواضيع مقدمة لإثارة النقاش

محمد شريف البني