СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ШИРИНЫ НАБЛЮДАЕМОЙ ЛИНИИ ЯКР Российский патент 1997 года по МПК G01N24/08 

Изобретение относится к радиоспектроскопии и может быть использовано при изучении структуры и строения химических соединений.

Известен способ определения ширины наблюдаемой линии ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР), включающий периодическое воздействие на вещество, содержащее квадрупольные ядра, одиночным РЧ-импульсом с частотой заполнения, равной частоте возбуждаемого перехода, установление оптимальных условий возбуждения и регистрацию сигнала индукции, измерение времени T*2

по ее спаду и определение ширины линии по формуле Δν = 1/2πT*2 [1]
Данный способ имеет недостаток. В большинстве исследуемых веществ сигнал индукции ЯКР очень мал по интенсивности. Это не позволяет точно измерять время T*2 и соответственно нельзя определять точно ширину наблюдаемой линии.

Известен также способ определения ширины наблюдаемой линии ядерного квадрупольного резонанса, включающий периодическое воздействие на вещество, содержащее квадрупольные ядра, двумя РЧ-импульсами с временным интервалом τ между ними и с частотой заполнения, равной частоте возбуждаемого перехода, установление оптимальных условий возбуждения и регистрацию спинового эха, измерение времени T*2

по нему и определение ширины линии по формуле Δν = 1/2πT*2 [2]
Данный способ также имеет недостаток. Малая точность измерения, особенно это сказывается для сигналов малой интенсивности.

Задачей изобретения является разработка способа определения ширины наблюдаемой линии ЯКР с более высокой точностью.

Эта задача решается с помощью существенных признаков, указанных в формуле изобретения: общих с прототипом способа определения ширины наблюдаемой линии ядерного квадрупольного резонанса, включающего периодическое воздействие на вещество, содержащее квадрупольные ядра, двумя РЧ-импульсами с временным интервалом τ между ними и с частотой заполнения, равной частоте возбуждаемого перехода, установление оптимальных условий возбуждения и регистрацию сигнала спинового эха, измерение времени T*2

по нему и определение ширины линии по формуле Δν = 1/2πT*2 и отличительных от наиболее близкого аналога существенных признаков изменяют длительность импульса или двух импульсов и регистрируют двугорбую форму сигнала, по максимумам которой измеряют время T*2. При этом можно использовать для измерения времени T*2 изменение длительностей первого и второго импульсов, а также изменение длительностей первого и второго импульсов одновременно.

Ниже раскрывается наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков изобретения и достигаемым результатом.

Во-первых, впервые используются другие условия при решении аналогичной задачи: изменение длительности первого или второго импульса в широких пределах.

Во-вторых, измеряется время T*2

по двугорбой форме сигнала (по максимумам), что дает более точное значение измеренного параметра.

В-третьих, один и тот же параметр можно измерять разными, но основанными на одном принципе, вариантами (без особых измерений эксперимента), что исключает случайные ошибки.

Анализ всех отличительных признаков предлагаемого изобретения показал, что изобретательский уровень высок раньше такие приемы не использовались для решения такой задачи.

На фиг. 1-3 приведены импульсные программы возбуждения квадрупольной спин-системы, которые позволяют сформировать двугорбую форму сигнала; на фиг.4 схема сформированной двугорбой формы сигнала; на фиг.5 запись сигналов откликов в KReO₄ на частоте ν 55,651 МГц (резонанс ¹⁸⁷Re, T 77K, переход 3/2 5/2) при разных длительностях первого и второго импульсов.

Способ реализован с помощью устройства, описанного в А.с. N 1132207, кл. G 01 N 24/10, 1984.

Первоначально (на фиг.1-3) устанавливаются оптимальные условия возбуждения и регистрации сигнала спинового эха. Эти условия должны быть такими: первый импульс равен 90^o, второй 180^o, а временной интервал t (от начала цикла до начала второго импульса) устанавливается так, чтобы было возможно наблюдать сигнал спинового эха с большим отношением С/Ш. После этого изменяем длительность первого (фиг.1) или второго (фиг.2) импульса. Если изменяемая длительность установится в интервале T₂ < Δt < T₂ (где Δt изменяемая длительность импульса), то тогда наблюдается двугорбый сигнал отклика. Аналогично и для случая, приведенного на фиг.3. Двугорбая форма сигнала одинакова для всех трех вариантов.

Появление двугорбых сигналов может быть принято при переходе к вращающейся системе координат (ВСК), частота резонанса в которой выражается через геометрическую сумму частоты ω₁ (определяется амплитудой переменного РЧ-поля в ВСК) и частотой расстройки Δω (разность между частотой заполнения РЧ-импульса w и резонансной частотой квадрупольных ядер w_Q). Моменты появления сигналов двугорбой формы определяются из расчета амплитуд эхо с учетом Δω. Увеличение частоты повторения серий импульсов приводит к некоторому увеличению амплитуды таких сигналов.

На фиг.4 приведена схема образованного двугорбого сигнала отклика. Такой отклик образуется из двух одинаковых сигналов. Если провести прямую линию по минимальной точке провала, то видно, что AB CD DE. Это условие позволяет точнее измерить время T*2

.
На фиг. 5.1 и 5.2 приведены два варианта измерения времени T*2. В первом случае τ 45 мкс, длительность первого импульса равна 80 мкс. Во втором случае t 180 мкс, длительность второго импульса равна 36 мкс. Как видно из фиг. 5.1 и 5.2, двугорбые сигналы отклика одинаковы. Для измерения времени T₂ достаточно одного такого сигнала.

Время T*2

, измеренное традиционным способом (как в прототипе), равно приблизительно 23 мкс. Причем точность измерения составляет 15% Время T*2, измеренное предлагаемым способом, равно 26 мкс. Причем точность измерения составляет ≅5%
Таким образом, благодаря повышению точности (по сравнению с прототипом как минимум в два раза), упрощению процесса измерения времени T*2, уменьшения случайных ошибок предлагаемый способ может найти широкое применение при исследовании различных химических соединений.

Использование: изобретение может быть использовано при изучении структуры и строения химических соединений. Сущность изобретения: в способе определения наблюдаемой линии ядерного квадрупольного резонанса, включающем периодическое воздействие на вещество, содержащее квадрупольные ядра, двумя РЧ-импульсами с временным интервалом τ между ними и с частотой заполнения, равной частоте возбуждаемого перехода, установление оптимальных условий возбуждения и регистрацию сигнала спинового эха, измерение времени T*2

по нему и определение ширины линии по формуле Δν = 1/2πT*2, измеряют длительность импульса или двух импульсов и регистрируют двугорбую форму сигнала, по максимумам которой измеряют время T*2 . При этом можно использовать для измерения времени T*2 измерение длительностей первого и второго импульса, а также изменение длительностей первого и второго одновременно. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ определения ширины наблюдаемой линии ядерного квадрупольного резонанса, включающий периодическое воздействие на вещество, содержащее квадрупольные ядра, двумя РЧ импульсами с временным интервалом τ между ними и с частотой заполнения, равной частоте возбуждаемого перехода, установление оптимальных условий возбуждения и регистрацию сигнала спинового эха, измерение времени T*2

по нему и определение ширины линии по формуле Δν = 1/2πT*2 , отличающийся тем, что изменяют длительность импульса или двух импульсов и регистрируют двугорбую форму сигнала, по максимумам которой измеряют время T*2 .
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменяют длительность первого импульса. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменяют длительность второго импульса. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что одновременно изменяют длительность первого и второго импульсов, причем длительность второго импульса равна удвоенной длительности первого импульса.