СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ИЗОТОПА ОСМИЯ-187 Российский патент 1997 года по МПК G01N24/08 

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

Известен способ, позволяющий определять наличие различных изотопов при наблюдении сигнала ядерного магнитного резонанса (ЯМР) на ядрах в магнитоупорядоченных веществах без наложения внешнего магнитного поля [1] Сигнал ЯМР в магнитоупорядоченном состоянии может наблюдаться для многих ядер, таких, как железо-57, кобальт-59, никель-61 и др. Однако на ядре осмия такой сигнал ранее не наблюдался. Это связано с тем, что металлический осмий, также как и его химические соединения, не обладает магнитоупорядоченным состоянием при обычных температурах, то есть является парамагнитным, что делает невозможным наблюдение сигнала ЯМР без наложения внешнего магнитного поля.

Наиболее близким к изобретению является способ регистрации изотопов осмия в ферромагнитной матрице металлического железа методом ЯМР без наложения внешнего магнитного поля [2] Однако сигнал ЯМР был зарегистрирован только на изотопе осмия-189. Осмий-187 имеет примерно в 100 раз более низкую чувствительность по сравнению с осмием-189 из-за меньшего содержания в природном осмии и меньшего магнитного момента ядра, и его регистрация известным способом требует очень больших времен накопления, то есть способ не может обеспечить необходимую экспрессивность. Другим недостатком известного способа является низкий коэффициент усиления в железе, что требует большой мощности радиочастотного импульса и делает необходимым применение сложной и дорогостоящей аппаратуры для обеспечения такой мощности.

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

Поставленная задача решается тем, что в способе регистрации изотопа осмия, при котором на образец, полученный путем внесения изотопа осмия в магнитоупорядоченную матрицу, воздействуют электромагнитными волнами радиочастотного диапазона и наблюдают сигнал двухимпульсного спинового эха, по наличию которого судят о присутствии регистрируемого изотопа в образце, в качестве регистрируемого изотопа используется изотоп осмия-187, в качестве магнитоупорядоченной матрицы FeBO₃.

В частном случае реализации способа при использовании электромагнитного излучения с фиксированной частотой в качестве электромагнитных волн радиочастотного диапазона используют волны с частотой 107,5±0,5 МГц.

Для обеспечения большей надежности способа при воздействии на образец электромагнитными волнами с частотой 107,5+0,5 Мгц производят формирование импульсов, а наблюдение сигнала двухимпульсного спинового эха осуществляют в заданном относительно сформированных импульсов интервале времени.

Использование матрицы позволяет применить метод ЯМР для обнаружения изотопа осмия-187, который в обычном металлическом состоянии не обладает магнитоупорядоченными свойствами. Внесение осмия в виде малой добавки в матрицу FeBO₃ приводит к возникновению на ядре осмия локального магнитного поля, что делает возможным наблюдение сигнала ЯМР от изотопа осмия-187 без включения внешнего магнитного поля. Коэффициент усиления в соединении FeBO₃ достигает рекордных значений порядка сотен тысяч, что позволяет регистрировать наименьшие количества изотопа осмия по сравнению с другими известными матрицами.

Регистрация изотопа осмия-187, помещенного в матрицу FeBO₃, может производится с использованием известных ЯМРспектрометров, построенных, например, на принципе совпадения частот внешнего радиочастотного поля и собственной частоты прецессии ядер осмия-187.

Наиболее предпочтительный вариант выполнения способа иллюстрируется чертежом, на котором представлена блок-схема устройства, реализующего способ. В этом случае используется импульсное электромагнитное излучение с частотой 107,5±0,5 МГц, которое формируется передатчиком, состоящим из последовательно соединенных генератора высокой частотой 1, фильтра нижних частот 2, формирователя высокочастотного импульса 3, блока усилителей 4 и катушки индуктивности 5, в которой в качестве сердечника используется исследуемый образец. Временные параметры последовательности импульсов задаются синхронизатором 6.

Сигнал ЯМР от изотопа осмия-187 с катушки индуктивности 5 проступает на приемник, состоящий из приемного контура 7 с импульсным ограничителем, блока 8 обработки сигнала, обеспечивающего перенос сигнала в более низкочастотную область, детектора 9 и выходного усилителя-формирователя 10. 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 усилитель-формирователь 10, связанных с синхронизатором 6. С выхода усилителя-формирователя 10 сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 11 и регистратор 12.

Использование: изобретение относится к области физикохимического анализа веществ и может быть использовано для экспрессного и неразрушающего определения наличия на различных объектах метки, содержащей изотоп осмия-187. Сущность изобретения: на образец, полученный путем внесения изотопа осмия-187 в магнитоупорядоченную матрицу FeBO₃, воздействуют электромагнитными волнами радиочастотного диапазона и наблюдают сигнал двухимпульсного спинового эха, по наличию которого судят о присутствии регистрируемого изотопа в образце. В качестве электромагнитных волн радиочастотного диапазона используют волны с частотой 107,5±0,5 МГц. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ регистрации изотопа осмия в образце, полученном путем внесения изотопа осмия в магнитоупорядоченную матрицу, при котором на образец воздействуют электромагнитными волнами радиочастотного диапазона и наблюдают сигнал двухимпульсного спинового эха, по наличию которого судят о присутствии изотопа осмия в образце, отличающийся тем, что в качестве изотопа используется изотоп осмия-187, в качестве магнитоупорядоченной матрицы FeBO₃, и при этом используют электромагнитные волны с частотой 107,5 ± 0,5 Мгц. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют импульсное электромагнитное излучение с частотой 107,5 ± 0,5 Мгц, а наблюдение сигнала двухимпульсного спинового эха осуществляют в заданном относительно сформированных импульсов интервале веремени.