Magnetic Resonance Sounding with separated transmitter and receiver loops for the investigation of 2D water content distributions

• Main Author: Hertrich, Marian
• Other Authors: Yaramanci, Ugur, Technische Universität Berlin, ehemalige Fakultät VI - Bauingenieurwesen und Angewandte Geowissenschaften
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: English
• Published: 2005
• Subjects: 550 Geowissenschaften; 2D Inversion; Magnetische Resonanz Sondierung; NMR; 2D inversion NMR; Magnetic Resonance Sounding; Arktis*
• Online Access: http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/1340; https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:83-opus-9432; https://doi.org/10.14279/depositonce-1043

Eine erweiterte mathematische Formulierung des Antwortsignals von Magnetischen Resonanz Sondierungen (MRS) ermöglicht die Behandlung von Messungen mit getrennten Sende- und Empfangsspulen. Die vorliegende Arbeit untersucht und bewertet die Möglichkeiten und Einschränkungen dieser neuartigen Messanordnung. Basierend auf einer geeigneten Umformulierung der Basisgleichung werden die verschiedenen physikalischen Effekte der MRS-Messungen in getrennter Spulenkonfiguration aufgezeigt und interpretiert. Der Einfluß der Spulenseparation in Bezug auf Abstand und Richtung wird ausführlich behandelt, wie auch die damit verbundene Variation der Empfindlichkeit mit der Tiefe aber auch in lateraler Richtung. Die Auswertung realer Daten mit getrennten Spulen in einem Gelände mit annähernd eindimensionalen Bedingungen zeigt eine hervorragende Übereinstimmung mit den vorhergesagten Eigenschaften der Sondierungskurven. Die Richtigkeit der analytischen Formulierung sowie der numerischen Umsetzung können somit bestätigt werden. Aufgrund der vielversprechenden Ergebnisse der MRS Sondierungen mit getrennten Spulen in Bezug auf ihr ausgezeichnetes räumliches Auflösungsvermögen gegenüber flachen Strukturen wird die Gesamtempfindlichkeit mehrerer Sondierungen mit getrennten Spulen auf einem Profil untersucht und mit konventionellen Sondierungen mit gleicher Sende und Empfangsspule verglichen. Die Einführung der zweidimensionalen Kernfunktion erlaubt eine einfache und schnelle Berechnung synthetischer Sondierungskurven aufgrund einer zweidimensionalen Wasserverteilung und bildet die Grundlage eines einfachen 2D Inversionsschemas. Die Bewertung von synthetischen MRS Messungen an drei exemplarischen Aquifer-Typen sowie dem Modell eines Presseisrückens wie er im arktischen Meereis vorkommt zeigt das hohe Auflösungsvermögen von Messungen mit getrennten Spulen und die deutlich verbesserte Wiedergabe von komplexen zweidimensionalen Wassergehaltsverteilungen. Zwei Feldkampagnen mit mehreren Kombinationen der getrennten Spulenanordnung wurden in ...