Малогабаритная магнитная система с датчиком спектрометра ЯМР Советский патент 1984 года по МПК G01N24/08 

Изобретение относится к спектроскопии ядерного магнитного резонанса, преимущественно к магнитным сис темам с датчиком малогабаритных спек рометров ЯМР, Известен спектрометр ЭПР РЭМ-10, в котором используется Магнитная сис тема, в которой полюсные накокечники являются частью высокочастотного резонатора, входящего в волноводный тракт спектрометра; СВЧ-резоиаторы, как и весБ вопноводный тракт, в любых радиоэлектронных устройствах пО крываются слоем серебра l} . Известна малогабаритная магнитная система с датчиком спектрометра-ЯМР, включающая полюсные иаконечникв с то цовыки поверхностями и расположенным между ними датчиком, состоящим из ка тушки с образцом 2J . Однако в известной магнитной сиетеме выбирается малый зазор между полюсами постоянного магнита, что необходимо для получения выссн« индукции и однородности магнитного поля в зазоре. Поэтому высокочастотная катушка близко расположена к терцовой поверхности Аолюсных наконечнико что приводит к значительней снижению ее добротности Q за счет вихревых токов, а следовг1тельно, и чувствительности спектрометра ЯМР, поскольку отношение сигнал/шум пропорционально добротности хатушки. Целью изоС етения является повьеие ние чувствительности малогабаритных спектрометров ЯМР за счет повышения добротн ости высокоч астотной к атушки контура датчика сигналов ЯМР. Поставленная цель достигается тем что в малогабаритной магнитной систе ме с датчиком спектрометра ЯМР, вкпю чающей полюсные наконечники с торцоBbiNoi поверхностями и расположенным между ними; датчиком, состоящим и9 катушки с образцом, торцоше поверхности полюсных наконечников покрывают слоем сервера толщиной, соответствующей максимальной величине доброт нос ти. На чертеже изображена предложенная малогабаритная магнитная система с датчиком спектрометра ЯМР. Устройство включает полюсные наконечники 1, датчик, состоящий из катуивси 2 с обрдзцом 3, конденсатора 4, а также слой серебра 5 нанесенный на торцовые поверхности полюс ных наконечников 1, Устройство- работает следующим образомДпяработы используется катушка, состоящая из 20 витков медной проволоки с добротностью в воздухе, при частоте f 20 МГц Qj 110, Катушка 2 помещается между полюсными наконеч ник гили 1, покрытыми слоем 5 толщииой 30 квсм. Измеренная с помощью измерителя добротности Б - 4-7 добротность катушки QC 102. Для получения сравнительных данных параллельно проводится определение добротности этой же катушки -2, расположенной между стальными полюсными наконечниками 1 без покрытия серебром. В этом случае добротность катушки . Таким образом, добротность катушки 2 между полюсными наконечниками 1, покрытыми слоем серебра 5, значительно вькае, чем между стальными полюсными наконечниками 1 без покрыти я. Для теоретического объяснения наблюдаемого эффекта проведены следующие расчеты. Добротность катушки, находящейся между полюсными наконечниками магнита, определяется по формуле RO + UR где Q - циклическая частота; L - индуктивность катушки; R(j- активное сопротивление катушки вне зазора; uR - добг1вочное сопротивление, вносимое полюсными наконечниками . Добротность катушки вне зазора магнита обычно имеет величину примерно Q 100. Пусть число витков катушки Я 20, диаметр катушки D 7мм, длина катушки Р 12. В этом случае индуктивность катушки L. 1,26 мкГн, где R f(5;) 0,0045. Следовательно, активное сопротивление катушки на рабочей частоте спектрометра f 20 МГц равно 1,6 ОМ, Вносимое полюсными наконечниками в эквивалентную схему катушки индуктивности активное сопротивление, с учетом поверхностного эффекта ЗЫ / DK ,4 где j - удельная электропроводность поверхностного слоя наконечников;о - эквивалентная глубина проникновения электромагнитного слоя в наконечнике; d - величина зазора между полюсными наконечниками магнита. При зазоре d 14 мм глубина про никновения электромагнитного поля для стали 8ет 2,1 , для сереб3 109926 pa 5с « 2,7 добавочное сопротив- ление, вносимое поверхностным слоем из стали uRj. 4,7 Ом, поверхностным слоем серебра AR 0,12 Ом. Добротность катушки в первом случае принимает значение Q. 25, во5 втором Q а: 94. Таким образом, отношение сигнал/шум и, следовательно, 24 чувствительность спектрометра ЯМР в этом случае возрастают . в 3-4 раза, Использование изобретения позволяет избежать применения дорогостоящей радиоэлектронной аппаратуры и сократить время, необходимое для исследования образцов.

МАЛОГАБАРИТНАЯ МАГНИТНАЯ СИСТЕМА С ДАТЧИКОМ СПЕКТРСЖЕТРА ЯМР, содержащая полюсные наконечники с торцовыми поверхностями и расположенным между ними датчиком,состоящим из катушки с образцом, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения чувствительности спектрометра ЯМР за счет увеличения добротности высокочастотной катушки датчика, торцовые поверхности полюсных наконечников покрывают слоем серебра толщиной, соответствующей максимальной величине добротности. t