Симметричный автодинный детектор ядерного магнитного резонанса Советский патент 1988 года по МПК G01N24/04 

11

Изобретение.относится к технике радиоспектроскопии и может использоваться для исследования веществ мето дом ядерного магнитного резонанса (ЯМР) по принципу регистрации поглощения энергии высокочастотного поля резонирующей спин-системой.

Цель изобретения - увеличение чувствительности автодинного детектора, а также повышение стабильности уровня и частоты генерируемых колебаний. На чертеже представлена принципиальная схема симметричного детектора ЯМР.

Детектор содержит колебательный контур, образован1й1й катушкой 1 индуктивности с образцом, экранированной двухпроводной линии 2 и переменной емкостью 3, разделительные ем- кости 4 и 5, высокочастотный генератор, образованный переменным резисто ром 6, развязывающими высокочастотными дросселями 7 и 8, резисторами 9 и 10, емкостями 11 и 12 связи, ем- костью 13, сдвоенной с переменной емкостью 14, полевыми транзисторами 15 и 16,.постоянной емкостью- 17 и резистором 18, Кроме этого, в схему входят усилители низкой 19 и высокой 20 частот.

Работа автодинного детектора осно вана на способности повторителя напряжения генерировать электрические колебания, если в его нагрузке су- емкостная составляющая импеданса. Высокочастотный генератор выполнен по схеме двухтактного исто- кового повторителя напряжения, который нагружен на емкости 14 и 13. Истоки развязаны между собой по высокой частоте с помощью дросселей 7 и 8. Возбуждение колебаний в двухтактном повторителе осуществляется за счет положительной обратной связи образованной емкостными делителями 11, 14 и 12, 13. Последние подключены к затворам и истокам симметрично относительно заземленной шины. При . этом в емкости 11 и 12 функционально включены входные емкости затвор-исток полевых транзисторов 15 и 16. Частота генерируемых колебаний определяется, главным образом, параметрами колебательного контура, сое- тавленного из элементов 1-3 и подключенного к входу повторителя посредством цепей 4, 9 и 5, 10. Уровень высокочастотного напряжения на колеба

.

5 5 5

тельном контуре устанавливается соотношением емкостей делителей, которое регулируется синхронным изменением емкостей 13 и 14. Последние объединены в сдвоенную емкость с заземпенным общим выводом. Максимум чувствительности детектора к сигналу ЯМР зависит от выбора рабочей точки на передаточной характеристике полевого , транзистора и в зависимости от уровня колебаний устанавливается с помощью резистора 6. Оптимальность условий при этом определяется наибольшим соотношением сигнал/шум на выходе детектора.

При поглощении спин-системой энергии из колебательного контура уровень высокочастотного напряжения на затворах транзисторов 15 и 16 уменьшается, что приводит к изменению постоянной составляющей тока стоков. В этом случае, из-за нелинейности передаточной характеристики полевого транзистора детектируется сигнал, который дополнительно усиливается каждым каскадом и суммируется на общей нагрузке 18 в виде огибающей кривой поглощения ЯМР. Заземление стоков По высокой частоте осуществляется посредством блокировочной емкости 17.

Схема генератора на истоковом повторителе одновременно выполняет две функции: первая заключается в генерировании высокочастотных колебаний, вторая - в детектировании и усилении сигнала ЯМР. Сигнал, выделенный цепью 17 и 18, поступает на усилитель 19 низкой частоты. Контроль частоты и уровня колебаний осуществляется посредством усилителя 20 высокой частоты.

Формула изоб. ретения

Симметричный автодинный детектор ядерного магнитного резонанса, содержащий колебательный контур, состоя- Q щий из катушки с образцом, экранированной двухпроводной линии и переменной емкости, высокочастотный генератор, усилитель низкой частоты и усилитель высокой частоты, о т л и чающийся тем, что, с целью повьшения чувствительности детектора и улучшения стабильности частоты и уровня генерируемых колебаний, высокочастотный генератор выполнен по

1

схеме двухтактного истокового повторителя, нагруженного на емкость, при чем затворы полевых транзисторов под ключень через разделительные емкости к колебательному контуру, к зазеМлеН ным . резисторам и к емкостям связи, соединенным другими выводами с истоками, стоки объединены и подключены к заземленной емкости и к одному выводу резистора, другой вывод котбро68748

го присоединен к шине питания, истоки подключены к сдвоенной емкости с заземленным общим выводом и через g развязывающие высокочастотные дроссели - к выводу переменного резистора, присоединенного другим выводом к заземленной шине, а входы усилителя низкой частоты и усилителя высокой 10 частоты подключены соответственно к стокам и истоку полевых транзисторов.

.Изобретение относится к технике радиоспектроскопии и позволяет повысить точность измерений при исследовании веществ методом ядерного магнитного резонанса. Целью является повьшение чувствительности устройства и улучшение стабильности частоты и уровня генерируемых колебаний в автодинном детекторе. Высокочастотный генератор построен на основе двухтактного истокового повторителя напряжения. При этом к затворам полевых транзисторов подключена двухпроводная линия с колебательным контуром, стоки подключены к нагрузочному резистору, а в цепь истоков введены развязывающие дроссели. Возбуждение колебаний осуществляется с помощью цепи обратной связи, образованной емкостями связи и сдвоенной переменной емкостью, которая подключена к истокам. Для предварительного усиления сигнала и контроля высокочастотных колебаний введены дополнительные усилители. 1 шт. с §

KW