Малогабаритный релаксометр протонного магнитного резонанса Советский патент 1987 года по МПК G01N24/08 

Изобретение относится к спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и может быть использовано в приборостроительной промьш - ленности для изготовления малогабаритных когерентных ЯМР релаксомет- ров рутинного экспресс-анализа перемагнитных растворов 5 например эл-ектролитов для металлизации пластмасс j покрытий металлами и т.д. Цель изобретения - упрощение конструкции-прибора, уменьшение габаритов и массы при сохранении- чувствительности и точности измерения времен релаксации.

На фиг,1 приведена блок-схема предлагаемого малогабаритного релак- сометра протонного магнитного резонанса; на фиг„2 - блок-схема импульсного программатора с передатчиком.

Рёлаксометр содержит импульсньй программатор .с формирователем интервалов меж,цу импульсами5 формирователем длительностей импульсов и блоком 1 автоматикиS передатчик 2 с к кварцевым генератором рабочей частоты ЯМР, модулятором и усилителем мощности, постоянный магнит 3 с датчиком, приемник 4 -с детектором, измерители 5 и 6 амплитуды сигнала ЯМР и интервала между импульсами, соответ-- ственно,

Импульсньш программатор содерлшт фор1 шрователъ 7 интервалов между импульсами, блок 8 автоматики, счетчик 9 периодов рабочей частоты Я№,триггеры-формирователи 10 видеоимпульсов, .а передатчик 2 состоит из кварцевого генератора 11, модулятора 12 ; и ,усилителя 10 мощности,

Рёлаксометр работает следующим . образом.

Формирователь 7 интервалов между импульсами .вырабатывает временную -последовательность иIvlпyльcoв ин- тсгрвал между которыми определяется измерителем 65 а блок 8 автоматики по выходным сигналам форжрователя интервалов между импульсами и в соответствии с внутренним кодом установки длительностей организует управление счетчиком 9, который начинает отсчитывать периоды рабочей частоты ЯМР кварцевого генератора 11 до фиксированных значений N (код 0) и 2N (код 1), По началу и концу счета триггеры-формирователи 10 вь1

дают последовательность видеоимпульсов необходимых длительностей, поступаюигих далее на модулятор 12. В моменты действия видеоимпульсов модулятор 12 проп ускает РЧ-ко- лебания с кварцевого генератора рабочей частоты ЯМР на усилитель мощности и далее в приемно-передающий

ТО контур датчика для создания РЧ-поля, величина которого регилуруется ам- плитудой РЧ-импульсов. Суммарный магнитный момент ядер исследуемого вещества, помещенного в датчик

и в постоянный магнит, наводит в

приемно-передающем контуре ЭДС, которая усиливается приемником 4 на частоте 5 МГц, Затем радиосигнал детектируется и подается на изме2Q ритель 5 амплитуды„

В предлагаемом устройстве в качестве формирователя длительностей, импульсов использован счетчик 9 периодов рабочей частоты ЯМР с тригге25 рами-формирователями 10 видеоимпульсов, причем счетчик 9 соединен счет- .яым входом с выходом кварцевого гене ратора 11 рабочей частоты ЯМР, входом разрешения - с первым выходом

30 блока автоматики, первым разрядным выходом - с первыми входами триггеров-формирователей для формирования передних фронтов видеоимпульсов вторым и третьим разрядными выходами - с первым и вторым входами блока ав35

40

45

50

55

томатики, второй,третий и четвертый выходы блока автоматики соединены вторыми входами триггеров-формирователей для формирования задних фронтов видеоимпульсов, а выходы триггеров-формирователей связаны шиной - с входом модулятора.

В программаторе устранение фазовой задержки достигается автоматически за счет введения прямой связи счетчика 9 с генератором 11 рабочей частоты ЯМР и использования триггером-формирователем 10 первого разрядного выхода для формирования переднего фронта видеоимпульса.Задний фронт имеет малую постоянную задержку в соответствии с небольшим числом разрядов счетчика.. Все это приводит к суп1;ественному упрощению требований к структуре построения формирователя интервалов и той части блока автоматики, которая им управляет5позволяет использовать любую (цифровую или ака.поговую) систе35

40

45

50

55

томатики, второй,третий и четвертый выходы блока автоматики соединены вторыми входами триггеров-формирователей для формирования задних фронтов видеоимпульсов, а выходы триггеров-формирователей связаны шиной - с входом модулятора.

В программаторе устранение фазовой задержки достигается автоматически за счет введения прямой связи счетчика 9 с генератором 11 рабочей частоты ЯМР и использования триггером-формирователем 10 первого разрядного выхода для формирования переднего фронта видеоимпульса.Задний фронт имеет малую постоянную задержку в соответствии с небольшим числом разрядов счетчика.. Все это приводит к суп1;ественному упрощению требований к структуре построения формирователя интервалов и той части блока автоматики, которая им управляет5позволяет использовать любую (цифровую или ака.поговую) систе

31

му формирователя интервалов, упрощает организацию связей в программаторе, упрощает схему синхронного детектора и его-настройку, а в целом упрощает общую конструкцию ре- лаксометра.

Применение многослойной катушки в приемно-передающем контуре 3 датчика устройства, выполненной ТОКО-

проводящей лентой шириной, равной длине катушки, причем толщина ее намотки больше скин-слоя и меньше среднего радиуса катушки, наружный конец которой заземлен,существенно ослабляет паразитную ёмкость связи с катушкой возбуждения за счет заземления наружного конца, увеличивает однородность РЧ-поля за счет автоматического перераспределения тока по ширине ленты и тем самым повышает в 4-5 раз допустимый коэффициент заполнения предлагаемой катушки по сравнению с известными,

Формула изобретени

Малогабаритный релаксометр протонного магнитного резонанса, содержащий импульсный программатор с формирователем интервалов между импуль- сами, формирователем длительностей импульсов и блоком автоматики, передатчик с кварцевым генератором рабочей частоты ЯМР с модулятором и усилителем мощности, постоянньй магнит с датчиком, приемник с детектором, измеритель амплитуды сигнала ЯМР и измеритель интервала между импульсами, причем первый многоканальный выход импульсного программа- тора соединен шиной с первым входо модулятора, второй выход - с первым входом измерителя амплитуды -сигнала

5

5

Q

5 0

5

о д

734

ЯМР, третий выход - с входом измерителя интервала между импульсами, выход кварцевого генератора рабочей частоты ЯМР - с вторым входом модулятора, выход модулятора последовательно через усилитель мощности датчик и приемник с детектором - с вторым входом измерителя амплитуды сигнала ЯМР,о тличающийся тем, чтб, с делыб упрощения конструкции прибора, уменьшения габаритов и массы при сохранении чувствительности и-точности измерения времен 2 елаксации, в качестве формирователя длительности импульсов использован счетчик периодов рабочей частоты ЯМР с триггерами-формирователями видеоимпульсов, причем счетчик соединен счетным входом с выходом кварцевого генератора рабочей частоты ЯМР, входом разрешения - с первым выходом блока автоматики, первым разрядным выходом - с первыг ми входами триггеров-формирователей для формирования передних фронтов видеоимпульсов, вторым и третьим разрядными выходами - с первым и вторым входами блока автоматики,второй, третий и. четвертьй выходы блока автоматики соединены с вторыми входами триггеров-формирователей для формирования задних фронтов видеоимпульсов, выходы триггеровгформи- рователей связаны шиной с входом модулятора, а В качестве датчика использована многослойная катущка в приемно-передакнцем контуре, вьтол- токопроводящей лентой шириной, равной длине катушки, причем толщина ее.намотки больше скин-слоя и меньше среднего радиуса катушки, а ее наружный конец заземлен.

Составитель В.Майоршин Редактор Л,Грати,Ш1о Техред Л.Олийнык Корректор Г.Решетник

Заказ 5279/44

Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного кокштета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

fpuz.l

(Риг. 2

Изобретение относится к спектроскопии ЯМР и может быть использовано при изготовлении малогабаритных когерентных ЯМР релаксомет- ров для экспресс-анализов парамагнитных растворов . Целью изобретения является упрощение конструкции прибора, уменьшение габаритов и массы при сохранении чувствительности и точности измерения времен релаксации. ЦеЛь достигается за счет использования в качестве формирователя длительности импульсов в программаторе релаксометра счетчика периодов рабочей частоты ЯМР с триггерами с изменением связей между указанными элементами, а также использования в приемно-передающем контуре многослойной катушки, выполненной токо- проводящей лентой шириной, равной длине катушки с толщиной намотки, превышающей скин-слой, но меньшей среднего радиуса катзупки, и с заземлением ее наружного конца. 2 йл. (Л