ДАТЧИК ИМПУЛЬСНОГО РАДИОСПЕКТРОМЕТРА Российский патент 2003 года по МПК G01N24/08 

Изобретение относится к радиоспектроскопии и может быть использовано в импульсных спектрометрах ядерного магнитного (ЯМР) и ядерного квадрупольного резонансов (ЯКР), а также в ЯМР - интроскопах для выделения полезного сигнала.

Известны датчик импульсных радиоспектрометров, содержащий рабочий контур, резистор, предусилитель, шунтирующие его встречно-параллельно включенные диоды, а также два диода с накоплением заряда, последовательный контур из индуктивности и емкости с резистором, два диода. К рабочему контуру через встречно-параллельно включенные диоды с накоплением заряда подключен последовательный контур с резистором. Конденсатор этого контура и резистор зашунтированы двумя встречно-параллельно включенными диодами [1].

Наиболее близким по технической сущности является датчик импульсного радиоспектрометра, включающий цепь связи параллельного колебательного контура с усилителем мощности, дифференциальный предусилитель сигнала, входы которого соединены с общей шиной через две пары встречно-параллельно включенных диодов и подсоединены к параллельному колебательному контуру, включающему конденсатор и катушку индуктивности. Катушка индуктивности выполнена в виде последовательно соединенных катушки с образцом и согласующей катушки, к точке соединения которых подключены дополнительный конденсатор и резистор.

Вторые выводы конденсатора и резистора подключены к общей шине. Цепь связи выполнена в виде катушки, индуктивно связанной с согласующей катушкой, при этом выполняются соотношения:
L_о=L_c, C_о=C_д,
где L_о и L_с - индуктивности катушки с образцом и согласующей катушки,
С_о, С_д - емкости конденсатора и дополнительного конденсатора [2].

Недостатками известных датчиков импульсного радиоспектрометра является наличие коммутационной помехи и как следствие низкая чувствительность.

Целью заявляемого технического решения является повышение чувствительности датчика, за счет компенсации коммутационной помехи, приводящей к появлению вновь собственных колебаний контура после выключения демпфера.

Поставленная цель достигается за счет того, что датчик, содержит параллельный колебательный контур, включающий конденсатор и катушку индуктивности, четыре диода, первый резистор и конденсатор.

Параллельный колебательный контур подключен к общей шине и индуктивно взаимосвязан с демпфирующей катушкой индуктивности, средняя точка демпфирующей катушки индуктивности подключена к катоду первого диода, анод которого соединен с параллельно включенными конденсатором и источником питания, другие выводы конденсатора и источника питания подключены к общей шине, первый и второй выводы демпфирующей катушки индуктивности соответственно, через последовательно соединенные второй диод и первый резистор, третий диод и второй резистор, объединены и подключены к катоду четвертого диода и ключу с управляющим входом, соединенным с общей шиной, причем анод четвертого диода через третий резистор соединен с источником питания, подключенным к общей шине.

На чертеже изображена схема датчика импульсного радиоспектрометра
Датчик импульсного радиоспектрометра состоит из параллельного колебательного контура, содержащего конденсатор 1 и катушку индуктивности 2, демпфирующую катушку 3, имеющую первый вывод А и второй вывод Б, первый диод 4, конденсатор 5, второй диод 6, первый резистор 7, третий диод 8, второй резистор 9, четвертый диод 10, третий резистор 11, ключ с управляющим входом 12, общую шину 13, источник питания 14.

Параллельный колебательный контур, состоящий из конденсатора 1 и катушки индуктивности 2 подключен к общей шине 13 и индуктивно взаимосвязан с демпфирующей катушкой индуктивности 3, средняя точка демпфирующей катушки индуктивности 3 подключена к катоду первого диода 4, анод которого соединен с параллельно включенными конденсатором 5 и источником питания 14, другие выводы конденсатора 5 и источника питания 14 подключены к общей шине 13. Первый вывод А и второй вывод Б демпфирующей катушки индуктивности 3 соответственно, через последовательно соединенные второй диод 6 и первый резистор 7, третий диод 8 и второй резистор 9, объединены и подключены к катоду четвертого диода 10 и ключу с управляющим входом 12, соединенным с общей шиной 13. Анод четвертого диода 10 через третий резистор 11 соединен с источником питания 14, подключенным к общей шине 13.

Датчик работает следующим образом: в режиме излучения ключ с управляющим входом 12 закрыт и демпфирующая катушка 3 отключена.

В режиме демпфирования импульс включения демпфера подается на управляющий вход ключа 12 и открывает его. Ток положительной полуволны собственных колебаний параллельного колебательного контура, наведенных в демпфирующей катушке 3, протекает по цепи вывод А демпфирующей катушки 3, второй диод 6, первый резистор 7, ключ 12, общая шина 13, источник питания 14, первый диод 4 и средний вывод демпфирующей катушки 3. Высокочастотное напряжение выделяется на первом резисторе 7.

Ток отрицательной полуволны высокочастотных колебаний контура протекает по цепи вывод Б демпфирующей катушки 3, третий диод 8, второй резистор 9, ключ с управляющим входом 12, общая шина 13, источник питания 14, первый диод 4 и средний вывод демпфирующей катушки 3. В этом случае высокочастотное напряжение выделяется на втором резисторе 9. Таким образом, происходит гашение высокочастотной энергии, запасенной контуром.

Добротность во время демпфирования определяется значениями сопротивления первого резистора 7 и второго резистора 9, а также коэффициентом включения демпфирующей катушки 3.

После окончания демпфирования ключ с управляющим входом закрывается задним фронтом импульса включения демпфера. При закрытии ключа с управляющим входом 12 ток через первый диод 4, второй диод 6, третий диод 8 не протекает, т. е. происходит отключение демпфирующей обмотки от параллельного колебательного контура. Параллельный колебательный контур возвращается в режим высокой добротности.

Коммутационный ток, протекающий в катушке демпфирования, делится пополам и протекает в обеих половинах навстречу друг другу, взаимно компенсируясь, что фактически уничтожает коммутационную помеху.

Цепь четвертый диод 10, третий резистор 11 обеспечивает ускорение рассасывания накопленного заряда второго и третьего диодов, чем уменьшает время переходного процесса.

Следовательно, отсутствие коммутационной помехи и уменьшение времени переходного процесса позволяет существенно раньше начать прием полезного сигнала, что приводит к улучшению соотношения сигнал/шум и соответственно к повышению чувствительности датчика импульсного радиоспектрометра.

Источники информации
1. А.с. 873076 (заявка 2868498 от 11.01.80). Г.Е. Кибрик. Датчик импульсного радиоспектрометра.

2. А.с.1485095 (заявка 4215610 от 25.03.87). Ф.Ф. Кубайдуллин и А.Н. Гильманов. Датчик импульсного радиоспектрометра.

Изобретение относится к радиоспектроскопии и может использоваться в импульсных спектрометрах ядерного магнитного (МР) и ядерного квадрупольного резонансов (ЯКР), а также в ЯМР - интроскопах для выделения полезного сигнала. Датчик импульсного радиоспектрометра содержит параллельный колебательный контур (ПКК), включающий конденсатор (К) 1 и катушку индуктивности (КИ) 2, четыре диода (Д) 4, 6, 8, 10. ПКК подключен к общей шине и индуктивно взаимосвязан с демпфирующей (ДКИ) 3. Средняя точка ДКИ 3 соединена через первый Д 4 с параллельно включенными К 5 и источником питания (ИП). Другие выводы К 5 и ИП подключены к общей шине (ОШ). Первый и второй выводы ДКИ 3 соответственно через последовательно соединенные Д 6 и резистор (Р) 7, Д 8 и Р 9 объединены и подключены к катоду Д 10 и ключу с управляющим входом, соединенным с ОШ. Анод Д 10 через Р 11 соединен с ИП. Коммутационный ток, протекающий в демпфирующей КИ 3, делится пополам и протекает в обеих половинах навстречу друг другу, взаимно компенсируясь, что компенсирует коммутационную помеху. Отсутствие этой помехи и уменьшение времени переходного процесса позволяет раньше начать прием полезного сигнала, что приводит к улучшению соотношения сигнал/шум и к повышению чувствительности датчика. 1 ил.

Датчик импульсного радиоспектрометра, содержащий параллельный колебательный контур, включающий конденсатор и катушку индуктивности, четыре диода, первый резистор и конденсатор, отличающийся тем, что параллельный колебательный контур подключен к общей шине и индуктивно взаимосвязан с демпфирующей катушкой индуктивности, средняя точка демпфирующей катушки индуктивности подключена к катоду первого диода, анод которого соединен с параллельно включенными конденсатором и источником питания, другие выводы конденсатора и источника питания подключены к общей шине, первый и второй выводы демпфирующей катушки индуктивности соответственно через последовательно соединенные второй диод и первый резистор, третий диод и второй резистор объединены и подключены к катоду четвертого диода и ключу с управляющим входом, соединенным с общей шиной, причем анод четвертого диода через третий резистор соединен с источником питания, подключенным к общей шине.