Устройство ЯМР Советский патент 1990 года по МПК G01N24/08 

Изобретение относится к технике : 1ектрнческих измерений физических - исследование свойств веществ (спектрометры), измерение па- раметров магнитного поля (магнитометры), стабилизация магнитной индукции в -электромагнитах (стабилизаторы) на основе явления ядерного магнитного резонанса (ЯМР) , Устройство предлагается использовать также для измерения и контроля степени поляризации ядер .(протонов, дейтронов, и т.д.) в поляризованных мишенях, применяемых в ядерной физике и физике элементарных частиц, для калибровки магнитометров, показания которых необходимо градуировать (датчик Холла, феррозондовый датчик и т.д.).

Целью изобретения является умень- шение чувствительности к помехам и увеличение отношения.сигнал/шум,

На чертеже приведена структурная .схема устройства ЯМР,

Устройство конструктивно выполнено из модуля 1 (корпуса) предусилителя . датчика, содержащего разъем 2, который соединен коаксиальным кабелем связи с пpиeJMoпepeдaтчикoм, расположенным вне модуля 1, причем внутри модуля 1 к разъему 2 подсоединен через коаксиальный кабель 3 резистор 4 нагрузки и импеданс 5 связи, к дру30

Bj, - индукция магнитного поля происходит поглощение энергии ВЧлебаний ансамблем ядерных спинов бочего вещества. Поглощение энерг эквивалентно уменьшению добротнос катушки индуктивности (датчика) с разцом, ядерных спинов и, следоват ио, добротности колебательного ко тура, В результате происходит рас стройка блока 7 моста и изменяетс его выходное напряжение, которое коаксиальному кабелю 8 поступает вход блока 9 предусилителя, На эт же блок по цепи 11 питания из бло 12 питания вместе с постойнньм н ряжением питания поступают шумы п датчика в полосе частот, определя частотой среза f фильтра блока питания. В блоке 9 предусилителя ряжение с выхода блока 7 моста ус вается, детектируется и крипенсир

гому выводу которого через коаксиаль-35 ся когерентные шумы передатчика

Компенсация шумов передатчика буд полной, если полоса пропускания д тектора ЯМР-сигнала в блоке 9 пр усилителя будет равна полосе про

ньм кабель 6 подсоединен вход блока 7 моста. Одним из элементов моста является датчик сигнала с рабочим веществом - катушка индуктивности колебаКомпенсация шумов передатчика будет полной, если полоса пропускания детектора ЯМР-сигнала в блоке 9 предусилителя будет равна полосе пропустельного контура (одного из контуров)40 фильтра блока 12 питания. С выхода блока 9 предусилителя напряжение сигнала ЯМР .поступает по коаксиальным кабелям 10 и 3 на разъем 2 и далее по коаксиальн ому кабелю связ на вход блока приемника. Формула изобретения

с образцом ядерных спинов Выход блока 7 моста соединен коаксиальным кабелем 8 с входом блока 9 предусилителя 5 выход которого соединен коакси- альньш кабелем 10 с коаксиальным ка- белем 3 в точке подсоединения к нему резистора 4 нагрузки и импеданса 5 связи. Клеммы питания блока.9 предусилителя соединены цепью 11 питания с выходом блока .12 питания, вход ко- торого соединен коаксиальным кабелем 13 с коаксиальным кабелем 3 в точке подсоединения резистора А нагрузки и т лпедакса 5 связи. Резистор 4 нагруз- .кИр импеданс 5 связи, блоки 7, 9 и 12 моста, предусилителя и питания совместно с кабелями 3, 6, 8, 10, 13 и цепью 11 питания расположены в модуле 1 предусилителя датчика.

/ 5

0

5

0

Устройство ф.ункционирует следующим образом,

ВЧ-напряжение определенной частоты fp подается по коаксиальному кабелю связи с выхода передатчика на .разъем 2 и далее по кабелям 3 и б через импеданс 5 связи на -вход блока 7 моста. При выполнении условия ЯМР

fo a Bo/2ir.

где у - гиромагнитное отношение ядра рабочего вещества в датчике сигнала;

Bj, - индукция магнитного поля, происходит поглощение энергии ВЧко- лебаний ансамблем ядерных спинов ра бочего вещества. Поглощение энергии эквивалентно уменьшению добротности катушки индуктивности (датчика) с образцом, ядерных спинов и, следователь- ио, добротности колебательного контура, В результате происходит расстройка блока 7 моста и изменяется его выходное напряжение, которое по коаксиальному кабелю 8 поступает на вход блока 9 предусилителя, На этот же блок по цепи 11 питания из блока 12 питания вместе с постойнньм напряжением питания поступают шумы передатчика в полосе частот, определяемой частотой среза f фильтра блока 12 питания. В блоке 9 предусилителя напряжение с выхода блока 7 моста усиливается, детектируется и крипенсируются когерентные шумы передатчика

Компенсация шумов передатчика будет полной, если полоса пропускания детектора ЯМР-сигнала в блоке 9 предусилителя будет равна полосе пропус« ния фильтра блока 12 питания. С выхода блока 9 предусилителя напряжение сигнала ЯМР .поступает по коаксиальным кабелям 10 и 3 на разъем 2 и далее по коаксиальн ому кабелю связ на вход блока приемника. Формула изобретения

Устройство ям, содержащее разъем- для подключения кабеля связи с приемопередатчиком, последовательно соединенные резистор нагрузки, ш-шеданс связи, блок моста, в состав которого входит датчик сигнала с рабочим веществом, и полупроводниковый предусили тель, причем резистор нагрузки, импедане связи, блок моста, полупр оводни- ковый предусилитель объединены в единый модуль предусилктеля датчика, отличающееся тем, что, с

UI065

целью уменьшения чувствительности к помехам и увеличения отношения сигнал/шум, в модуль предусилителя датчика дополнительно введен блок питания полупроводникового предусилителя, состоящий из пассивных элементов, вход которого соединен с разъемом и

t

ре:1истором нагрузки, а пыхпд - с пш- ноЛ питания полупроводникового пред- усилителя, причем величина сопротивления резистора нагрузки выбирается из условия равенстпз полного сопротивления нагрузки волновому сопротивлению кабеля связи.

Изобретение относится к технике электрических измерений физических величин; исследование свойств веществ (спектрометры), измерение параметров магнитного поля (магнитометры), ста, билизация магнитной индукгрш в электромагнитах (стабилизаторы), Изобре- . тение может быть использовано в сое- таве спектрометров ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и различных устройств на их основе. Цель - уменьшение чувствительности к помехам и уэе- . лнчение отношения сигнал/гаум при регистрации сигналов Ш-ТР„ Выгзосной блок спе::трометроЕ , помещаемый а магнит, содержит предваритег ь шй усилитель сигнала с датчика При этом к выносному блоку необхсдш- подводить помимо радиочастотного кабеля свпзк с приемопередатчиком еще и проводи по которым поступает напряженке питания предварительного усилителя Устройство включает пассивные выпрямитель и низкочастотный фильтр, позво- лякоще осуществлять питание предварительного усилителя за счет Е збыточ ной энергии радиочастотного сигнйлЗа поступающего с передатчика, которая ранее ввделялась в виде тепла ка резисторе нагрузки, подключснком к. радиочастотному кабелю для согласо- ваиия приемнопередаюедей цепи 1 ил 3 tS5S

и

12