Радиоспектрометр Советский патент 1988 года по МПК G01N24/00 

Изобретение относится к технике экспериментального исследования ве- ществ методами магнитного резонанса и может быть использовано для регистрации и анализа спектров магнитного резонанса, а также для определения времен релаксации исследуемых веществ при модуляции амплитуды радиочастотного поля и наблюдения сигнала на частоте модуляции.

Цель изобретения - повьшение информативности и точности измерений.

На чертеже приведена укрупненная блок-схема предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные радиочастотный тракт 1, приемное устройство 2 с амплитудным детектором и синхронный детектор 3, а также источник 4 модулирующих колебаний, причем источник модулирующих колебаний выполнен в виде перестраиваемого генератора 5 и последовательно соединенных высокочастотного генератора 6 колебаний фиксированной частоты,балансного смесителя 7, второй вход которого соединен с выходом перестраиваемого генератора, и фильтра 8 нижних частот,низкочастотньш генератор 9 фиксированной частоты и последовательно соединенные балансный модулятор 10, узкополосный фильтр 11, балансный смеситель 12, фильтр 13 нижних частот, пшрокополосный фазовращатель 14, аттенюатор 15, причем один вход балансного модулятора 10 соединен с выходом низкочастотного генератора 9 фиксированной частоты, второй вход балансного модулятора 10 соединен с выходом высокочастотного генератора 6 фиксированной частоты, второй вход балансного смесителя 12 соединен с выходом перестраиваемого генератора 5, выход аттенюатора 15 соединен с входом приемного устройства 2, второй вход синхронного детектора 3 соединен с выходом низкочастотного генератора 9 колебаний фиксированной частоты через низкочастотный фазовращатель 16.

Устройство работает следующим образом.

Монохроматические колебания, вьфа- батьшаемые перестраиваемым генератором 5, с помощью балансного смесителя 7 и высокочастотного генератора 6 фиксированной частоты переносятся в область требуемых частот модуляции радиочастотного поля, очищаясь от по0

5

0

5

0

5

0

0

5

бочных продуктов преобразования посредством фильтра 8 нижних частот.

Модулированное по амплитуде радиочастотное поле при выполнении условий магнитного резонанса создает в радиочастотном тракте 1 сигнал магнитного резонанса на частоте модуляции, поступающий на вход приемного устройства 2.

Одновременно с сигналом магнитного резонанса на вход приемного устройства 2 поступает вспомогательный сигнал, когерентный с модулирующим сигналом и формируемый следующим образом.

Колебания, вырабатываемые низкочастотным генератором 9 фиксированной частоты, преобразуются в балансном модуляторе 10 с помощью колебаний, поступающих от высокочастотного генератора 6 фиксированной частоты, и в узкополосном фильтре 11 в высокочастотные колебания, незначительно отличающиеся по частоте от колебаний, вы- рабатьшаемых высокочастотным генератором 6 фиксированной частоты, затем с помощью балансного смесителя 12 и фильтра 13 нижних частот переносятся к область частот модуляции. С помощью шикрополосного фазовращателя 14 и аттенюатора 15 устанавливаются необходимые фазовый сдвиг и амплитуда вспомогательного сигнала относительно модулирующего.

Поступившие на вход приемного устройства 2 сигнал магнитного резонанса и вспомогательньй сигнал, отличающиеся по частоте на малую величину, равную частоте колебаний низкочастотного генератора 9 (и поэтому обе лежащие в полосе пропускания приемного устройства) , одинаковым образом преобразуются, усиливаются и образуют на выходе амплитудного детектора приемного устройства биения с частотой, равной частоте колебаний, вырабатьшаемых низкочастотным генератором 9 фиксированной частоты,и фазой, определяемой разностью фаз преобразуемых сигналов, поступакяцих на один вход синхронного детектора 3, на второй вход которого через низкочастотный фазовращатель 16 поступают колебания той же частоты с выхода низкочастотного генератора 9.

Таким образом, происходит синхронная демодуляция сигнала магнитного резонанса, причем с помощью регулируемого широкополосного фазовращателя

14 могут быть установлены требуемые фазовые соотношения.

Когерентность вспомогательного и модулирукицего сигналов обеспечивает в результате измерений точное воспроизведение фазовых сдвигов сигнала магнитного резонанса, обусловленных взаимодействием модулированного по амплитуде радиочастотного поля с Ю исследуемым веществом.

Изменяя фазу вспомогательного сигнала относительно модулирующего, можно регистрировать спектры магнитного резонанса, соответствующие: синфазной 15 фиксированной частоты, балансного сме- (по отношению к модулирующему сигна- сителя и фильтра нижних частот, второй лу) составляющей намагниченности исследуемого вещества; квадратурной составляющей; составляющей с произволь20

Формула изобретения

Радиоспектрометр, содержащий последовательно соединенные радиочастот- ньш тракт, приемное устройство и синхронный детектор, а также источник модулирующих колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности и точности измерений, источник модулирующих колебаний выполнен в виде перестраиваемого генератора и последовательно соединенных высокочастотного генератора колебаний

вход балансного смесителя соединен с выходом перестраиваемого генератора,

а выход фильтра нижних частот - с ра- I

диочастотным трактом, в радиоспектрометр дополнительно введены последовательно соединенные низкочастотный генератор колебаний фиксированной частоты, балансный модулятор, узкопоньм фазовым сдвигом..

В изготовленном радиоспектрометре 3-сантиметрового диапазона длин волн частота колебаний перестраиваемого генератора 5 может изменяться в пределах 40, 01...70 МГц, частота коле- 25 лосный фильтр, балансньй смеситель, баний низкочастотного генератора 9 - фильтр нижних частот,, регулируемые 1 кГц.широкополосные фазовращатель и аттенюТаким образом, диапазон частот мо- атор и регулируемый низкочастотный

фазовращатель, причем второй вход ба- 30 лансного модулятора соединен с выходом высокочастотного генератора фиксированной частоты, выход аттешоато- ра - с входом приемного устройства, а второй вход синхронного детектора через низкочастотный фазовращатель - с выходом низкочастотного генератора колебаний фиксированной частоты.

дуляции составляет 10 кГц - 30 МГц и может быть легко расширен при необходимости.

Предлагаемое устройство позволяет расширить функциональные возможности радиоспектрометра за счет когерентного детектирования сигнала магнитного резонанса при использовании того же приемного устройства.

35

фиксированной частоты, балансного сме- сителя и фильтра нижних частот, второй

Формула изобретения

Радиоспектрометр, содержащий последовательно соединенные радиочастот- ньш тракт, приемное устройство и синхронный детектор, а также источник модулирующих колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности и точности измерений, источник модулирующих колебаний выполнен в виде перестраиваемого генератора и последовательно соединенных высокочастотного генератора колебаний

фиксированной частоты, балансного сме- сителя и фильтра нижних частот, второй

вход балансного смесителя соединен с выходом перестраиваемого генератора,

а выход фильтра нижних частот - с ра- I

диочастотным трактом, в радиоспектрометр дополнительно введены последовательно соединенные низкочастотный генератор колебаний фиксированной частоты, балансный модулятор, узкополосный фильтр, балансньй смеситель, фильтр нижних частот,, регулируемые широкополосные фазовращатель и аттеню30

35

Изобретение относится к технике экспериментального исследования веществ методами магнитного резонанса, Цель - повьшение достоверности и точности измерений. Введение ряда блоков обеспечивает когерентную обработку сигнала магнитного резонанса, обусловленного вариациями намагниченности и исследуемого вещества при изменении частоты амплитудной модуляции радиочастотного поля в необходимых пределах, и регистрацию спектров ЭПР с уче том фазовых соотношений, соответствующих процессам релаксации. Когерентность сигналов, формируемых и регистрируемых устройством, обеспечивает регистрацию синфазного квадратурного и комплексного спектров ЭПР. 1 ил. (Л С