СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ТРЕХУРОВНЕВУЮ КВАДРУПОЛЬНУЮ СПИН-СИСТЕМУ Российский патент 1998 года по МПК G01N24/08 

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

Известен способ воздействия на трехуровневую квадрупольную спин-систему, включающий двухчастотное импульсное воздействие на два перехода, имеющих общий энергетический уровень, изменение длительности импульса накачки на одном из переходов и регистрацию сигнала индукции на другом переходе [1]
Недостатком данного способа воздействия являются невозможность создания одновременно инверсии населенностей обеих пар уровней возбуждаемых переходов и малая точность при регистрации амплитуды сигнала при изменении длительности импульса накачки.

Известен также способ воздействия на трехуровневую квадрупольную спин-систему, включающий двухчастотное импульсное воздействие на два перехода, имеющих общий энергетический уровень, изменение длительности импульса накачки на одном из переходов и регистрацию сигнала эхо на другом переходе [2]
Недостатком данного способа воздействия является также невозможность создания одновременно инверсии населенностей обеих пар уровней возбуждаемых переходов.

Задачей данного изобретения является создание одновременной инверсии населенности обеих пар уровней.

Эта задача решается с помощью существенных признаков, указанных в формуле изобретения: общих с прототипом способа воздействия на трехуровневую квадрупольную спин-систему, включающего двухчастотное импульсное воздействие на два перехода, имеющих общий энергетический уровень, изменение длительности импульса накачки на одном из переходов и регистрацию сигнала эхо на другом переходе и отличительных от наиболее близкого аналога существенных признаков одновременно с изменением длительности импульса накачки изменяют длительность импульса на наблюдаемом переходе, причем амплитуды радиочастотных полей устанавливают так, чтобы одновременной инверсии населенности обеих пар уровней соответствовала одна и та же изменяемая длительность импульсов на обоих возбуждаемых переходах. При этом можно подавать импульс накачки одновременно с первым или вторым импульсом на наблюдаемом переходе. Кроме того, возможно также временной интервал τ от начала цикла до начала второго импульса устанавливать фиксированным или изменять на такую же величину, что и длительность импульса накачки.

На фиг. 1 приведена схема уровней и переходов трехуровневой квадрупольной спин-системы, на фиг. 2-3 импульсные программы двухчастотного воздействия, позволяющие создать одновременную инверсию населенности обеих пар уровней.

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

Во-первых, одновременно с изменением длительности импульса накачки изменяют длительность импульса на наблюдаемом переходе.

Во-вторых, амплитуды радиочастотных полей устанавливают так, чтобы одновременной инверсии населенности обеих пар уровней соответствовала одна и та же изменяемая длительность импульсов на обоих возбуждаемых переходах.

В-третьих, импульс накачки подают одновременно с первым или с вторым импульсом на наблюдаемом переходе.

В-четвертых, временной интервал t от начала цикла до начала второго импульса устанавливают фиксированным или изменяют на такую же величину, что и длительность импульса накачки.

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

Способ реализован с помощью устройства, описанного в а.с. N 1132207, кл. G01N 24/10, 1984.

Как видно из фиг. 1, двухчастотное импульсное воздействие на трехуровневую квадрупольную спин-систему возможно реализовать тремя вариантами:

Рассмотрим в качестве примеров один из вариантов. Примем
ω_m+1,m= ω_a, а ω_m,m-1= ω_в
На фиг. 2 первоначально на частоте ω_в устанавливаем оптимальные условия возбуждения и регистрации сигнала эха. В этом случае необходимо выполнить следующие условия: на частоте ω_в устанавливают первый импульс равным 90^o, второй 180^o, а τ временной интервал от начала цикла до начала второго импульса таким, чтобы наблюдался сигнал спинового эха с большим С/Ш. Аналогично устанавливают такие условия и на частоте w_a После этого, в зависимости от необходимой программы, выключают первый или второй импульс и затем проводят необходимый эксперимент.

При одночастотном возбуждении нижнего (1/2-3/2) перехода угловая скорость поворота вектора намагничения в период действия импульсов равна В этом случае условия градусности выглядят так:
При одночастотном возбуждении верхнего (3/2-5/2) перехода угловая скорость поворота вектора намагничения в период действия импульсов равна При этом условия градусности выглядят так:
В двухчастотном случае, когда одновременно возбуждаются два перехода (1/2-3/2 и 3/2-5/2), для нижнего перехода угловая скорость поворота вектора намагничения равна а для верхнего перехода
Условия возбуждения выглядят так:
а) для нижнего перехода

б) для верхнего перехода

Теперь рассмотрим условия, которые должны выполняться в предлагаемом изобретении. Если (фиг. 2) или (фиг. 3), то для создания одновременной инверсии населенности обеих пар уровней необходимо выполнить второе условие: или где n и m коэффициенты пропорциональности.

Рассмотрим два случая на конкретном примере. В качестве объекта исследования выбираем поликристаллический KReO₄ (резонанс ^185,187Re, I5/2, T=296 K).

1. Наблюдается сигнал эхо на частоте ν₁= 26,825 нижнего перехода, а импульс накачки подается на частоте ν₂= 53,651 МГц верхнего перехода. В этом случае необходимо увеличить амплитуду РЧ поля импульса накачки в n раз
2. Наблюдается сигнал эхо на частоте ν₂= 53,651 МГц верхнего перехода, а импульс накачки подается на частоте ν₁= 26,825 МГц нижнего перехода. В этом случае необходимо уменьшить амплитуду РЧ поля импульса накачки в m раз
Таким образом способ позволяет управлять механизмом формирования сигналов эха, управлять процессами релаксации, что позволяет значительно упростить интерпретацию экспериментальных данных.

Использование: изобретение может быть использовано при изучении структуры и строения химических соединений. Сущность изобретения: в способе воздействия на трехуровневую квадрупольную спин-системы, включающем двухчастотное импульсное воздействие на два перехода, имеющих общий энергетический уровень, изменение длительности импульса накачки на одном из переходов и регистрацию сигнала эхо на другом переходе, одновременно с изменением длительности импульса накачки изменяют длительность импульса на наблюдаемом переходе. Амплитуды радиочастотных полей устанавливают так, чтобы одновременной инверсии населенности обеих пар уровней соответствовала одна и та же изменяемая длительность импульсов на обоих возбуждаемых переходах. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ воздействия на трехуровневую квадрупольную спин-систему, включающий двухчастотное импульсное воздействие на два перехода, имеющих общий энергетический уровень, изменение длительности импульса накачки на одном из переходов и регистрацию сигнала эхо на другом переходе, отличающийся тем, что одновременно с изменением длительности импульса накачки изменяют длительность импульса на наблюдаемом переходе, причем амплитуды радиочастотных полей на обоих возбуждаемых переходах устанавливают так, чтобы одновременной инверсии населенностей обеих пар уровней соответствовала одна и та же изменяемая длительность импульсов на этих же переходах. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что импульс накачки подают одновременно с первым или с вторым импульсом на наблюдаемом переходе. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что временной интервал τ от начала цикла до начала второго импульса устанавливают фиксированным или одновременно с изменением длительности импульса накачки изменяют на такую же величину и временной интервал tе