СПОСОБ НАБЛЮДЕНИЯ СИГНАЛОВ КВАДРУПОЛЬНОГО СПИНОВОГО ЭХА Российский патент 2002 года по МПК G01N24/00 

Изобретение относится к области радиоспектроскопии, в частности к ядерному квадрупольному резонансу, и может быть использовано при изучении структуры и строения химических соединений, а также в квантовых устройствах, основанных на взаимодействии вещества с радиочастотным полем.

Известен способ наблюдения сигналов квадрупольного спинового эха, включающий воздействие на образец, содержащий квадрупольные ядра, трехимпульсной последовательностью радиочастотных импульсов с различными временными интервалами между ними, с частотой заполнения, равной резонансной частоте возбуждаемого перехода, и регистрацию сигналов после действия импульсов (Hahn E. L. Spin Echoes // Phys. Rev., 1950. V. 80. 4. Р. 580-594.

Данный способ имеет недостаток - мала интенсивность наблюдаемых сигналов в случае образцов, содержащих квадрупольные ядра с малой естественной распространенностью. Известен также способ наблюдения сигналов квадрупольного спинового эха, включающий воздействие на образец, содержащий квадрупольные ядра, последовательностью n радиочастотных импульсов с различными временными интервалами между ними, с частотой заполнения, равной резонансной частоте возбуждаемого перехода, и регистрацию сигналов эха после действия импульсов (Das T.P., Roy D.E. Spin Echoes with Four Pulses - An Extension to n Pulses // Phys. Rev., 1955. V. 98. 2. Р. 525-531. Он принят за прототип.

Данный способ имеет недостаток - мала интенсивность наблюдаемых сигналов в случае образцов, содержащих квадрупольные ядра с малой естественной распространенностью.

Задачей данного изобретения является разработка способа наблюдения сигналов квадрупольного спинового эха, позволяющего регистрировать сигналы отклика с максимальной амплитудой.

Эта задача решается с помощью существенных признаков, указанных в формуле изобретения, общих с прототипом: способ наблюдения сигналов квадрупольного спинового эха, включающий воздействие на образец, содержащий квадрупольные ядра, последовательностью n радиочастотных импульсов с временными интервалами между ними, с частотой заполнения, равной резонансной частоте возбуждаемого перехода, и регистрацию сигналов эха после действия импульсов, и отличительных от наиболее близкого аналога существенных признаков: временные интервалы между импульсами устанавливают одинаковыми и меньше времени поперечной релаксации, время действия всех импульсов - меньше времени продольной релаксации, а длительности радиочастотных импульсов - по максимумам наблюдаемых сигналов.

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

Во-первых, впервые предложен квантовый способ накопления наблюдаемых сигналов.

Во-вторых, определены необходимые условия, при которых это накопление происходит.

Анализ отличительных признаков предлагаемого изобретения показал, что такой способ наблюдения сигналов квадрупольного спинового эха не обнаружен. Он обладает новизной и высоким изобретательским уровнем.

На чертеже приведена импульсная программа, использование которой позволяет реализовать предлагаемое изобретение. Способ реализован на двухчастотном импульсном спектрометре ЯКР (а. с. СССР 1132207, МПК G 01 N 24/10, 1984, Бюл. 48).

Рассмотрим более подробно предлагаемый способ наблюдения сигналов квадрупольного спинового эха на примере четырехимпульсной программы возбуждения.

При воздействии на образец, содержащий квадрупольные ядра, четырьмя радиочастотными импульсами с различными временными интервалами τ₁,τ₂ и τ₃, между ними, с частотой заполнения, равной резонансной частоте возбуждаемого перехода (как в прототипе), теоретически могут наблюдаться 17 сигналов в следующие моменты времени:

В редких случаях экспериментально можно наблюдать все эти сигналы (даже в случае образцов с большой естественной распространенностью).

В предлагаемом изобретении при воздействии на образец импульсной последовательностью, приведенной на чертеже, наблюдаются три сигнала эха в следующие моменты времени:
1) t₁ = 4τ, 2)t₂ = 5τ, 3) t₃ = 6τ.
Если принять значение амплитуды сигнала эха в момент времени 6τ за единицу, то тогда амплитуда сигнала эха в момент времени 5τ больше в три раза, а в момент времени 4τ - в пять раз. Это видно из (1), если принять τ₁ = τ₂ = τ₃ = τ. При этом необходимо выполнить три условия:
1) временной интервал τ между импульсами должен быть одинаковым и меньше времени поперечной релаксации Т₂;
2) время действия всех импульсов должно быть меньше времени продольной релаксации T₁;
3) длительность возбуждающих импульсов устанавливают по максимуму наблюдаемых сигналов.

Таким образом, можно осуществлять квантовый способ накопления сигналов ЯКР (когда T₁>Т₂). Максимальный коэффициент накопления равен Т₁/Т₂. Это позволяет увеличить амплитуду наблюдаемых сигналов до максимально возможного значения.

Изобретение относится к области спектроскопии и может быть использовано при изучении структуры химических соединений. Способ включает воздействие на образец, содержащий квадрупольные ядра, последовательностью n радиочастотных импульсов с временными интервалами между ними, с частотой заполнения, равной резонансной частоте возбуждаемого перехода, и регистрацию сигналов эха после действия импульсов, причем временные интервалы между импульсами устанавливают одинаковыми и меньше времени поперечной релаксации, а длительности радиочастотных импульсов - по максимумам наблюдаемых сигналов. Техническим результатом изобретения является возможность наблюдения сигналов эха с максимальной амплитудой и получение более достоверной информации о изучаемом объекте. 1 ил.

Способ наблюдения сигналов квадрупольного спинового эха, включающий воздействие на образец, содержащий квадрупольные ядра, последовательностью n радиочастотных импульсов с временными интервалами между ними, с частотой заполнения, равной резонансной частоте возбуждаемого перехода, и регистрацию сигналов эха после действия импульсов, отличающийся тем, что временные интервалы между импульсами устанавливают одинаковыми и меньше времени поперечной релаксации, а длительности радиочастотных импульсов - по максимумам наблюдаемых сигналов.