УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ИЗОТОПА ОСМИЯ-187 Российский патент 1997 года по МПК G01N24/08 G01R33/20 G01R33/44 

Изобретение относится к области физико-химического анализа веществ и может быть использовано для экспрессного определения наличия на различных объектах метки, содержащей изотоп осмия-187.

Известно устройство для регистрации изотопов, содержащее радиочастотный генератор, катушку индуктивности, в качестве сердечника которой используется исследуемый образец, радиочастотный приемник и регистратор. При этом образец помещается между полюсами сверхпроводящих магнитов, создающего магнитное поле до 20 Тесл (Ф.Даниэльс, Р.Альберти. Физическая химия. М. Высшая школа, 1967, с. 574-577). Недостатками такого прибора являются его высокая энергоемкость, громоздкость и высокая стоимость.

Известен импульсный спектрометр ЯМР для регистрации изотопа магнитоупорядоченного вещества, состоящее из генератора высокочастотного напряжения, катушки индуктивности, приемника и соединенного с ним индикаторного устройства (Туров Е.А. Петров М.П. Ядерный магнитный резонанс в ферро- и антиферромагнетиках. М. Наука, 1960, с. 231-232). Однако данное устройство не обеспечивает достаточной экспрессности и точности ввиду необходимости производить подстройку частоты генератора высокочастотного напряжения в соответствии с регистрируемым изотопом.

Технической задачей изобретения является обеспечение возможности экспрессного и неразрушающего обнаружения изотопа осмия-187 в малых количествах.

Поставленная задача решается тем, что устройство для регистрации изотопа, состоящее из передатчика, выполненного в виде генератора высокой частоты, катушки индуктивности, приемника и соединенного с ним индикаторного устройства, дополнительно содержит синхронизатор, передатчик дополнительно содержит последовательно соединенные фильтр нижних частот, формирователь импульсов, усилитель высокой частоты, а приемник выполнен в виде приемного контура, импульсного ограничителя, усилителя высокой частоты, полосового фильтра, гетеродина, смесителя, фильтра промежуточной частоты, синхронного детектора и выходного усилителя-формирователя, при этом генератор высокой частоты выполнен с обеспечением фиксированной частоты 107,5±0,5 МГц и соединен со входом фильтра нижних частот, причем выход усилителя высокой частоты передатчика связан с частью витков катушки индуктивности, приемный контур первым входом связан с катушкой индуктивности, а вторым входом с импульсным ограничителем, выход приемного контура через второй усилитель и полосовой фильтр связан с первым входом смесителя, второй вход которого связан с выходом гетеродина, выход смесителя через последовательно соединенные фильтр промежуточной частоты, усилитель промежуточной частоты и детектор связан с первым входом выходного усилителя-формирователя, выход которого связан с индикаторным устройством, первый выход синхронизатора связан с управляющим входом формирователя импульсов, а второй выход синхронизатора связан со вторым входом выходного усилителя-формирователя.

Для подавления шумов путем многократного накопления и усреднения сигнала выход выходного усилителя-формирователя связан с индикаторным устройством через аналого-цифровой преобразователь, причем в качестве индикаторного устройства используется персональный компьютер.

Для обеспечения усиления амплитуды ВЧ-импульсов до необходимой величины и согласования по импедансу с катушкой индуктивности с образцом усилитель высокой частоты передатчика выполнен регулируемым многокаскадным в виде последовательно соединенных первого буферного усилителя высокой частоты, второго буферного усилителя высокой частоты и усилителя мощности высокой частоты.

В частности, второй усилитель высокой частоты выполнен двухкаскадным.

В частном случае выполнения фильтр нижних частот выполнен эллиптическим, седьмого порядка.

Схема устройства приведена на чертеже. Устройство включает в себя в качестве основных блоков передатчик 1 и приемник 2, управляемые синхронизатором 3, катушку индуктивности 4 с образцом 5, блок 6 накопления и обработки сигнала, содержащий индикаторное устройство.

Передатчик 1 состоит из генератора 7 высокой частоты, формирователя 8 высокочастотного импульса и многокаскадного усилителя 9. Генератор 7 вырабатывает синусоидальные колебания с частотой 107,5±0,5 МГц, которые, пройдя через эллиптический фильтр 10 нижних частот седьмого порядка, обеспечивающий необходимую спектральную чистоту, попадают в формирователь 8 ВЧ-сигнала. Временные параметры последовательности импульсов задаются синхронизатором 3. Многокаскадный регулируемый усилитель 9 предназначен для усиления амплитуды ВЧ-импульсов до необходимой величины и согласования по импедансу с катушкой индуктивности 4 с исследуемым образцом 5.

Приемник 2 состоит из приемного контура 11 с импульсным ограничителем 12, двухкаскадного усилителя 13 ВЧ-сигнала, гетеродина 14, смесителя 15, детектора 16 и выходного усилителя-формирователя 17. Сигнал спинового эха вызывает ВЧ-колебания в приемном контуре 11, которые усиливаются двухкаскадным резонансным усилителем 13 и фильтруются полосовым фильтром 18. Импульсный ограничитель 12 предназначен для защиты от перегрузки высокочувствительного входа приемника во время действия мощных ВЧ-импульсов. В смесителе 15 спектр сигнала переносится в более низкочастотную область (около 38 МГц), где происходит фильтрация фильтром 19 промежуточной частоты и усиление сигнала усилителем 20 промежуточной частоты до параметров, необходимых для работы синхронного детектора 16, построенного на специализированной интегральной микросхеме к174ур5. Опорная частота для синхронного детектирования выделяется из принимаемого сигнала, что автоматически обеспечивает оптимальные фазовые соотношения между опорным идетектируемым сигналом, что позволяет наблюдать ЯМР-сигналы с широким спектром (около 5 МГц). Вследствие того, что положение максимума сигнала спинового эха строго детерминировано во времени относительно возбуждающих ВЧ-импульсов, последующая обработка сигнала производится лишь в тот интервал времени, в котором сосредоточена основная часть сигнала спинового эха. Формирование выборки сигнала и его усиление производит выходной усилитель-формирователь 17.

Блок 6 накопления и обработки сигнала состоит из аналого-цифрового преобразователя 21 и индикаторного устройства в виде персонального компьютера 22 и предназначено для подавления шумов путем многократного накопления и усреднения сигнала.

Использование: изобретение относится к области физико-химического анализа веществ и может быть использовано для экспрессного определения наличия на различных объектах метки, содержащей изотоп осмия-187. Сущность изобретения: устройство для регистрации изотопа осмия-187 состоит из передатчика, включающего генератор высокой частоты с частотой 107±0,5 МГц и формирователь импульсов, катушки индуктивности и приемного контура, включающего гетеродин, смеситель, детектор, выходной усилитель-формирователь и индикаторное устройство. Устройство содержит также синхронизатор, соединенный с формирователем импульсов и выходным усилителем-формирователем. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для регистрации изотопа осмия-187, включающее передатчик, выполненный в виде генератора высокой частоты, который обеспечивает фиксированную частоту 107,5 ± 0,5 МГц, катушку индуктивности, приемник, соединенное с приемником индикаторное устройство, и синхронизатор, при этом передатчик содержит последовательно соединенные фильтр нижних частот, формирователь импульсов, усилитель высокой частоты, приемник выполнен в виде приемного контура, импульсного ограничителя, второго усилителя высокой частоты, полосового фильтра, гетеродина, смесителя, фильтра промежуточной частоты, синхронного детектора и выходного усилителя-формирователя, при этом генератор высокой частоты соединен с входом фильтра нижних частот, выход усилителя высокой частоты передатчика связан с частью витков катушки индуктивности, приемный контур первым входом связан с катушкой индуктивности, а вторым входом с импульсным ограничителем, выход приемного контура через второй усилитель и полосовой фильтр связан с первым входом смесителя, второй вход которого связан с выходом гетеродина, выход смесителя через последовательно соединенные фильтр промежуточной частоты, усилитель промежуточной частоты и детектор связан с первым входом выходного усилителя-формирователя, выход которого связан с индикаторным устройством, первый выход синхронизатора связан с управляющим входом формирователя импульсов, а второй выход синхронизатора связан с вторым входом выходного усилителя-формирователя. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выход выходного усилителя-формирователя связан с индикаторным устройством через аналого-цифровой преобразователь, причем в качестве индикаторного устройства используется персональный компьютер. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что усилитель высокой частоты передатчика выполнен регулируемым многокаскадным в виде последовательно соединенных первого буферного усилителя высокой частоты, второго буферного усилителя высокой частоты и усилителя мощности высокой частоты. 4. Устройство по п.1 или 2, отличающийся тем, что второй усилитель высокой частоты выполнен двухкаскадным. 5. Устройство по п.1 или 2, отличающийся тем, что фильтр нижних частот выполнен эллиптическим, седьмого порядка.