Characterization of macroscopic disorder in a porous glass with NMR microimaging and scanning electron microscopy

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Abstract

A study of the intensity fluctuations in one-dimensional NMR microimaging profiles of imbibed porous Pyrex glass filters is presented. An approach to characterize some aspects of the macroscopic randomness from the NMR microimaging profiles of this porous medium is developed. Statistical properties, such as the arithmetic and geometric means, of the distributions of peak separations between the intensity fluctuations are shown to reveal information about the pore size and the pore-to-pore distances in porous media. The intensity-intensity correlation functions of the one-dimensional NMR profiles display an interplay, as a function of length scale, among the dimensions of the porous network and its embedding space, and their respective dimensions in the projections. Corroboration of these NMR results are achieved with similar analysis of SEM two-dimensional images and their corresponding one-dimensional projections obtained with the same porous Pyrex glass. The approach developed to characterize the macroscopic randomness in these porous glass filters should prove generic for the study of other random materials.

On a réalisé une étude des fluctuations d'intensité des profils de microimagerie RMN unidimensionnelle de filtres de verre Pyrex poreux imbibés. On a développé une approche dans le but de caractériser un certain nombre d'aspects du caractère macroscopique aléatoire des profils de microimagerie RMN de ce milieu poreux. On a démontré que des propriétés statistiques, comme les moyennes arithmétiques et géométriques des distributions des séparations des pics entre les fluctuations d'intensité, fournissent de l'information relative à la taille des pores ainsi que sur les distances entre les pores du milieu poreux. Les fonctions de corrélation des profils de RMN unidimensionnelle présentent une interrelation des dimensions du réseau poreux, de la taille de son incrustation ainsi que de leurs dimensions relatives en projections en fonction de la longueur de l'échelle. On a corroboré ces résultats de la RMN à l'aide d'analyses similaires d'images bidimensionnelles microscopie électronique à balayage et des projections unidimensionnelles correspondantes obtenues avec le même verre Pyrex poreux. L'approche développée pour caractériser le caractère macroscopique aléatoire de ces filtres de verre poreux devrait s'avérer assez générale pour permettre l'étude d'autres matériaux aléatoires.

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