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MoreSpin

Ziel des Projektes MoreSpin (Mobiler Magnet-Resonanz Sensor mit supraleitender Spule zur Präpolarisation im oberflächennahen Untergrund) ist die Entwicklung eines mobilen NMR Sensors der es erlaubt im oberflächennahen Bereich (bis 2 m) bodenphysikalische Parameter zu detektieren bzw. zu kartieren. Die Signalqualität soll mit Hilfe einer supraleitenden Präpolarisationsspule und adiabatischen Anregepulsen signifikant verbessert werden.

Die in Böden gespeicherte Feuchtigkeit ist für eine Vielzahl von ökologischen Prozessen entscheidend. Durch seine Funktion als Schnittstelle zwischen Atmosphäre und Lithosphäre spielt der Boden eine wesentliche Rolle beim Transfer von Wasser, den darin gelösten Stoffen und der damit verbundenen Energie. Derzeit existieren keine adäquaten direkten Methoden zur Bestimmung der Bodenfeuchte für alle notwendigen zeitlichen und räumlichen Größenordnungen, d.h. direkte Methoden sind auf der km-Skala mit unverhältnismäßigem Aufwand verbunden und gewöhnliche geophysikalische Methoden, die auf der km-Skala verfügbar sind, arbeiten indirekt und leiden damit unter Mehrdeutigkeiten. Als zerstörungsfreie von der Oberfläche aus einsetzbare direkte Methode hat Nuklear-Magnetische Resonanz (NMR) als Oberflächen-NMR (SNMR) Einzug in den geophysikalischen Methodenkanon gefunden. Das Standard SNMR-Verfahren eignet sich allerdings nicht, die oberflächennahen bodenphysikalischen Parameter flächenhaft (km-Skala) zu kartieren, da einerseits keine ausreichende Sensitivität innerhalb der ersten 2 m besteht, andererseits die Messungen zu zeitaufwendig sind.

An dieser Stelle setzen die Entwicklungen im Projekt MoreSpin an. Zum einen soll mit Hilfe einer supraleitenden Spule zur Präpolarisation (Px) und adiabatischer Anregepulse die Sensitivität im oberflächennahen Bereich signifikant erhöht werden. Zum anderen sollen Messkonzepte auf Basis von kompakten B-Feld Spulen erarbeitet werden, die eine detaillierte räumliche Auflösung der Bodenparameter erlauben.

MoreSpin Phase I ist bereits erfolgreich abgeschlossen und die Ergebnisse finden sich hier.

MoreSpin Phase II wird derzeit bearbeitet. Laufende Ergebnisse finden sich hier.

Publikationen aus dem Projekt

  • Feasibility study on prepolarized surface nuclear magnetic resonance for soil moisture measurements. - Vadose Zone Journal , 000(0): 000-015.
    2021, HILLER, T., COSTABEL, S., RADIC, T., DLUGOSCH, R. & MÜLLER-PETKE, M.
  • Utilizing pre-polarization to enhance SNMR signals - effect of imperfect switch-off. - Geophysical Journal International, 222 (2): 815-826.
    2020, HILLER, T., DLUGOSCH, R. & MÜLLER-PETKE, M.
  • First Measurements of Surface Nuclear Magnetic Resonance Signals Without an Oscillating Excitation Pulse-Exploiting Non-Adiabatic Prepolarization Switch Off. - Geophysical Research Letters, 48 (23), e2021GL095371.
    2021, HILLER T, COSTABEL S, DLUGOSCH R, MÜLLER-PETKE M
  • Enabling surface nuclear magnetic resonance at high noise environments using a pre-polarization pulse. - Geophysical Journal International, 212 (2), 1463–1467.
    2018, LIN, T., YANG, Y.,TENG,F., MÜLLER-PETKE, M.
  • Non-remote reference noise cancellation-using reference data in the presence of surface-NMR signals. - Journal of Applied Geophysics, 177, 104040.
    2020, MÜLLER-PETKE, M.

Team

Projektleitung

Prof. Dr. Mike Müller-Petke
+49 511 643-3253

Projektbearbeitung

Phase I Dr. Thomas Hiller
Phase II Dr. Tobias Splith

Förderung

Phase I

Förderkennzeichen MU 3318/4-1

Laufzeit

01.01.2018-31.12.2020

 

Phase II

Förderkennzeichen MU 3318/8-1

Laufzeit

01.01.2022-31.12.2024