СПОСОБ НУТАЦИОННОЙ РЕЛАКСОМЕТРИИ Российский патент 1997 года по МПК G01N24/08 

Описание патента на изобретение RU2086967C1

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

Известен способ нутационной релаксометрии, включающий воздействие на образец переменным радиочастотным и постоянным магнитным полями в условиях резонанса, насыщение, расстройку и определение времени продольной T релаксации во вращающейся системе координат (ВСК)[1]
Недостатком этого способа является то, что в нем не предусмотрено измерение времени T поперечной релаксации в ВСК, которое является важным источником информации о внутренней структуре исследуемого образца и процессах спин-спинового и спин-решетчатого взаимодействия.

Известен способ нутационной релаксометрии, включающий периодическое воздействие на образец двумя РЧ импульсами с частотой заполнения, равной частоте возбуждаемого перехода, насыщение, рассторойку и определение времени поперечной релаксации во вращающейся системе координат (ВСК)[2]
Данный способ также имеет недостаток. Мала его чувствительность и точность, особенно для образцов, у которых на некоторых переходах наблюдение сигналов эха невозможно или затруднено (но которые можно возбуждать), но релаксационные параметры необходимо определить.

Задачей данного изобретения является разработка способа определения времени T поперечной релаксации во вращающейся системе координат (ВСК) для переходов, на которых наблюдение сигналов эхо невозможно или затруднено, но которые можно возбуждать.

Эта задача решается с помощью существенных признаков указанных в формуле изобретения: общих с прототипом способа нутационной релаксометрии, включающего периодическое воздействие на образец двумя РЧ импульсами с частотой заполнения равной частоте возбуждаемого перехода, насыщение, расстройку и определение времени T поперечной релаксации во вращающейся системе координат и отличительных от наиболее близкого аналога существенных признаков в качестве объекта исследования используют образец, содержащий квадрупольные ядра с многоуровневым энергетическим спектром, на который сначала воздействуют одиночным импульсом с частотой заполнения равной частоте перехода, имеющего общий энергетический уровень с возбуждаемым переходом, длительность одиночного импульса устанавливают в пределах T*2

< tw < T2 а амплитуду - по максимуму сигнала эха, по огибающей которого находят время поперечной релаксации T перехода, на котором действует одиночный импульс.

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

Во-первых, впервые используется двухчастотное воздействие для формирования сигнала эхо во вращающейся системе координат в многоуровневой спин-системе.

Во-вторых, впервые при двухчастотном воздействии определяют время T поперечной релаксации во вращающейся системе координат.

В-третьих, впервые предложен способ, который позволяет определить T на переходе, на котором либо не наблюдается сигнал эхо, либо амплитуда его мала.

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

На чертеже приведена импульсная программа двухчастотного возбуждения сигнала эхо во вращающейся системе координат. Способ реализован с помощью устройства, описанного в А.с.N 1132207,G 01 N 24/10, 1984,Бюл.N 48.

рассмотрим пример реализации предлагаемого способа. Одиночный импульс, длительность которого устанавливается в пределах T*2

< tw < T2 воздействует на переходе 1/2-3/2 (ω1) Через время τ1 на переходе 3/2- -5/2 (ω2) действует первый, затем через время τ2 -второй импульсы. В момент времени 2τ2+ τ1 наблюдается сигнал эхо с амплитудой
E2= Eo(1+α•sin2βγH1tw);
где
Е0 -амплитуда эха при одночастотном воздействии на переход 3/2-5/2; α -отношение частот накачиваемого и наблюдаемого переходов; b -матричный элемент оператора 1x в представлении полного квадрупольного гамильтониана для состояний, между которыми имеет место накачка; g -гиромагнитное отношение ядер; H1 и tw-амплитуда и длительность одиночного импульса. При этом амплитуду одиночного импульса устанавливают (после установки величины длительности) по максимуму сигнала эха.

Величина длительности tw одиночного импульса связана с двумя условиями: насыщением и расстройкой, которые являются необходимыми условиями наблюдения сигнала эхо во ВСК (как в случае одночастотного, так и в случае двухчастотного возбуждения сигнала эха в ВСК).

Огибающая сигнала эхо (после модуляции) спадает экспоненциально с постоянной времени T(II)2ρ(g)

называемой Т2 во вращающейся системе координат при двухчастотном воздействии многоуровневой системы. Теоретически это время определяется по формуле

где
T(I)2
-время поперечной релаксации перехода, на котором действует одиночный импульс; T(II)1
-время продольной релаксации перехода, на котором наблюдается сигнал эхо в ВСК.

Время T(III)2ρ(g)

найденное на переходе 3/2-5/2 при двухчастотном воздействии, равно времени T(I)2ρ(o)
при одночастотном воздействии на переход 1/2-3/2. Это позволяет определять время T в ВСК на переходе, где не наблюдается сигнал эхо или мала его амплитуда.

Рассмотрим на примере поликристаллического KReO4 (резонанс ядер 185Re, I=5/2, T=296 K).

Находим, что при одночастотном воздействии на переход 1/2 -3/2 - Т2=66 МКс, Т1=260 мкс, а при воздействии на переход 3/2- -5/2 находим -Т2=100 мкс, Т1= 250 мкс. Время поперечной релаксации T(I)2ρ(o)

и T(II)2ρ(o)
в ВСК при одночастотном воздействии на каждом из переходов равно


При двухчастотном воздействии по программе на чертеже находим:


Отсюда

Таким образом, предлагаемый способ позволяет определять время T поперечной релаксации во вращающейся системе координат при двухчастотном воздействии на многоуровневую спин-систему. Кроме того он дает возможность определять T на переходе, на котором не наблюдается сигнал эхо (или мала его амплитуда), но на котором можно проводить возбуждение (т.е. вероятность перехода отлична от нуля). В этом случае он позволяет повысить точность и чувствительность.

Похожие патенты RU2086967C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ ЭХА 1997
  • Ким А.С.
RU2140069C1
Способ идентификации спектра ядерного квадрупольного резонанса 1990
  • Ким Анатолий Сергеевич
SU1755146A1
СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИГНАЛОВ СПИНОВОГО ЭХА 1997
  • Ким А.С.
RU2122203C1
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕЛАКСАЦИЕЙ МНОГОУРОВНЕВОЙ СПИН-СИСТЕМЫ 2000
  • Ким А.С.
RU2170422C1
СПОСОБ НАБЛЮДЕНИЯ СИГНАЛОВ КВАДРУПОЛЬНОГО СПИНОВОГО ЭХА 1998
  • Ким А.С.
RU2147743C1
СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ТРЕХУРОВНЕВУЮ КВАДРУПОЛЬНУЮ СПИН-СИСТЕМУ 1995
  • Ким А.С.
RU2105967C1
СПОСОБ НАБЛЮДЕНИЯ СИГНАЛОВ КВАДРУПОЛЬНОГО СПИНОВОГО ЭХА 2000
  • Ким А.С.
RU2171981C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ШИРИНЫ НАБЛЮДАЕМОЙ ЛИНИИ ЯКР 1995
  • Ким Анатолий Сергеевич[Ru]
  • Пак Ирина Сергеевна[Uz]
RU2086966C1
СПОСОБ ЗАДЕРЖКИ ИМПУЛЬСНЫХ РАДИОСИГНАЛОВ 1998
  • Ким А.С.
RU2146413C1
СПОСОБ НАБЛЮДЕНИЯ СИГНАЛОВ КВАДРУПОЛЬНОГО СПИНОВОГО ЭХА 2000
  • Ким А.С.
RU2184368C1

Реферат патента 1997 года СПОСОБ НУТАЦИОННОЙ РЕЛАКСОМЕТРИИ

Использование: изобретение может быть использовано при изучении структуры и строения химических соединений. Сущность изобретения: в способе нутационной релаксометрии, включающем периодическое воздействие на образец двумя РЧ импульсами с частотой заполнения, равной частоте возбуждаемого перехода, насыщение, расстройку и определение времени T поперечной релаксации во вращающейся системе координат, в качестве объекта исследования используют образец, содержащий квадрупольные ядра с многоуровневым энергетическим спектром, на который сначала воздействуют одиночным импульсом с частотой заполнения, равной частоте перехода, имеющего общий энергетический уровень с возбуждающим переходом, длительность одиночного импульса устанавливают в пределах T*2

< tw < T2 , а амплитуду - по максимуму сигнала эхо, по огибающей которого находят время поперечной релаксации T перехода, на котором действует одиночный импульс. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 086 967 C1

Способ нутационной релаксометрии, включающий периодическое воздействие на образец двумя РЧ импульсами с частотой заполнения, равной частоте возбуждаемого перехода, насыщение, расстройку и определение времени T поперечной релаксации во вращающейся системе координат, отличающийся тем, что в качестве объекта исследования используют образец, содержащий квадрупольные ядра с многоуровневым энергетическим спектром, на который сначала воздействуют одиночным импульсом с частотой заполнения, равной частоте перехода, имеющего общий энергетический уровень с возбуждающим переходом, длительность одиночного импульса устанавливают в пределах T*2

< tw < T2, а амплитуду по максимуму сигнала эхо, по огибающей которого находят время поперечной релаксации T перехода, на котором действует одиночный импульс.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2086967C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Способ нутационной релаксометрии 1978
  • Алексеев Борис Федорович
  • Мамыкин Александр Иванович
  • Сафронов Валерий Федорович
SU765725A1
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Фаррар Т., Беккер Э
Импульсная и Фурье-спектроскопия ЯМР
- М.: Мир, 1973, с
Реверсивный дисковый культиватор для тросовой тяги 1923
  • Куниц С.С.
SU130A1

RU 2 086 967 C1

Авторы

Ким А.С.

Даты

1997-08-10Публикация

1995-09-27Подача