Импульсный спектрометр спинового эха Советский патент 1990 года по МПК G01N24/00 

Изобретение относится к радиоспектроскопии и может быть использовано в импульсных спектрометрах ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР).

Цель изобретения - улучшение функциональных характеристик импульсного спектрометра спинового эха с квадратурным детектированием за счет исключения влияния на спектр сигналов спинового эха сдвигов нулевых уровней на выходах элементов блока детектирования и неэквивалентности масштабных коэффициентов фазовых детекторов и квадраторов.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Спектрометр содержит радиопередатчик 1, датчик 2, высокочастотный усилитель 3, первый и второй фазовращатели 4 и 5 на радиан, схему 6 коммутации, первый и второй фазовые детекторы 7 и 8, первый и второй АЦП 9 и 10, первую и вторую схемы вычитания 11 и 12, первое и второе запоминающие устройства 13 и 14, первый и второй квадраторы 15 и 16, сумматор 17, регистрирующее устройство 18, микро- ЭВМ 19.

Импульсный Спектрометр спинового эха работает следующим образом.

На первый, второй, третий и четвертый входы схемы коммутации 6 посту- - пают радиочастотные напряжения с фазовыми сдвигами относительно несущей радиоимпульсов, равными 0; 7Г/2; 3/7Г; 3 1Г/2 соответственно. П,еред подачей на образец первой серии радиоимпульсов в соответствии с управляющими сигналами микроэвм 19 на выходах схемы 6 коммутации устанавливаются опорные напряжения для фазовых детекел

vl

00

оэ

р со

торов 7 и 8 с фазовыми сдвига сительно несущей для первого фазового детектора 7 и d(f if/2 для второго фазового детектора 8, а также производится очистка памяти запоми- а нающих устройств 13 и 14. Затем по и сигналу от микроЭВМ 19 в датчик 2 поступают радиоимпульсы, возбуждающие нал ядерную спиновую систему образца. JQ После возбуждения вектор ядерной на- JMarHH4eHHOCTH наводит в катушке датчика сигнал спинового эха (ССЭ), усиливаемый высокочастотным усилителем 3. Далее ССЭ поступает на входы фазовых детекторов 7 и 8, на выходах которых появляются сигналы биений ЗуС1)

1578609

ют сигналы S() и ) ственно

, равные

S(4(2) -KtS0) cos 0(C S{/ (C) -K2S0(.) sin в (-С

:W

на вторые входы сигналы Sy 5(„(С)

г На

выходе схемы 11 образу ««/

S;() S (С)-Sу () 2КnS0 на выходе схемы 12 сигнал S ,() S 7 Й) -S (t) -2K4Se(

В соответствии с сигналам ЭВМ 19 на управляющих входах нающих устройств 13 и 14 сиг S ,() и s ) запоминаются поступают в квадраторы 15 и формируются сигналы s ,(Ј)2 и которые при поступлении разр

s7(

С)

соответственно, связанные ССЭ следующим оби

L.

с огибающей S0( ) разом:

St11 (U)-K1S0(0)co80(C)+4T ;

(f) К250() sine(-D) +Лг , где К 1 и К г - масштабные коэффициент соответственно первого 7 и второго 8 фазовых детекторов;

в () разность между фазой опорного напряжения первого фазового детектора 7 и фазой несущей ССЭ;

дрейф нуля на выходах первого 7 и второго 8 фазовых детекторов сооветственно;время, отсчитываемое с момента.окончания дествия радиоимпульсной серии.

С выходов фазовых детекторов 7 и 8 сигналы S(1,( D) и ) поступают на АЦП 9 и 10, а оттуда в цифровом коде - на первые входы схем 11 и 12 вычитания. Так как память запоминающих устройств 13 и 14 очищена, то на вторые входы схем 11 и 12 вычитания поступают нулевые сигналы. Поэтому

V

л

L

сигналы ) и S( O) проходят бе изменений на входы запоминающих устройств 13 и 14, где они по управляющему сигналу микроЭВМ запоминаются.

Через время Т 7Т,, , где Т 1 - время спин-решеточной релаксации ядерных спинов образца, действие радиоимпульсной серии повторяется, причем перед ее началом устанавливаются Д ( - (Г, fi/2. В результате на первые входы схем 11 и 12 вычитания поступасоответаи нал Q

ют сигналы S() и ) ственно

, равные

S(4(2) -KtS0) cos 0(C) +d S{/ (C) -K2S0(.) sin в (-С) +4i t

1

:W

на вторые входы сигналы Sy(C) 5(„(С)

г На

выходе схемы 11 образуется сиг- ««/

S;() S (С)-Sу () 2КnS0 (С)cosв(Г), на выходе схемы 12 сигнал S ,() S 7 Й) -S (t) -2K4Se(e) sin в () .

В соответствии с сигналами микро- ЭВМ 19 на управляющих входах запоминающих устройств 13 и 14 сигналы S ,() и s ) запоминаются, а затем поступают в квадраторы 15 и 16, где формируются сигналы s ,(Ј)2 и CS(C)J2 , которые при поступлении разрешающего

0 сигнала от микроЭВМ 19 на управляющий вход сумматора 17 суммируются. С выхода сумматора 17 сигнал S()4K,S 0(i:)cosJ Ш +4К|8;ь1п0 (-С) поступает для накопления в регистри5 рующее устройство 18.

Затем через интервалы времени Т на образец действуют третья и четвертая серии радиоимпульсов, при этом перед третьей серией разности фаз

0 опорных напряжений относительно несущей радиоимпульсов устанавливаются равными йц , , а перед четвертой -/(, 3fT/2, .

В результате действия третьей пос- ледовательности радиоимпульсов в запоминающие устройства 16 и 17 запишутся сигналы

S(,S (C) (И) sin 0(Я ) +Л„ (t)K2S0(C).cos 0(3)+. После действия четвертой импульсной последовательности на выходах фазовых детекторов 7 и 8 формируются . сигналы

s C -K COsineCO+d,,

S(4C)-KjSjOOcoseCo).

В результате с выходов схем 11 и 12 вычитания на входы квадраторов 15 и 16 приходят разностные сигналы S (1) S (С) -2KtSe(t3 sin0 (В) , S i s( -2Кг80(1;) cos9(C) , которые после возведения в квадрат поступают по управляющему сигналу от микроЭВМ в сумматор 17, а оттуда в регистрирующее устройство 18, где формируется окончательный сигнал

S () 4(К, + )(1).

После накопления в регистрирующем устройстве 18 сигнал подвергается дискретному Фурье-преобразованию.

Ф о р м у л а и з о б р с т е и и я Импульсный спектрометр спинового | эха, содержащий последовательно соединенные радиопередатчик, датчик, высокочастотный усилитель, первый и второй фазовые детекторы, входы которых объединены и подключены к выходу высокочастотного усилителя, а также первый и второй квадраторы, подключен- ный к их выходам сумматор и регистрирующее устройство, вход которого соединен с выходом сумматора, отличающийся тем, что, с целью улучшения функциональных характерис- тик спектрометра с квадратурным детектированием за счет исключения влияния на спектр сигналов спинового эха сдвигов нулевых уровней на выходах элементов блока детектирования и неэк- вивалентности масштабных коэффициентов фазовых детекторов и квадраторов, в него дополнительно введены первый и второй фазовращатели на |Г радиан, схема коммутации, первый и второй аналого-цифровые преобразователи (АЦП), первая и вторая схемы вычитания, первое и второе запоминающие устройства и устройство управления, причем вход первого фазовращателя на tT радиан соединен с вторым выходом радиопередатчика и первым входом схемы коммутации, вход второго фазовращателя на I радиан соединен с третьим

выходом радиопередатчика и вторым входом схемы коммутации, выходы первого и второго фазовращателей на ТГ радиан подключены соответственно к третьему и четвертому входам схемы коммутации, первый выход которой соединен с входом опорного напряжения первого фазового детектора, а второй выход - с входом опорного напряжения второго фазового детектора, выход первого фазового детектора подключен к входу первого АЦП,.выход второго фазового детектора подключен к входу второго АЦП, выход первого АЦП соединен с первым входом первой схемы вычитания, соединенной выходом с входом первого запоминающего устройства, выход второго АЦП соединен с первым входом второй схемы вычитания, соединенной выходом с входом второго запоминающего устройства, выход первого запоминающего устройства подключен к второму входу первой схемы вычитания и входу первого квадратора, выход второго запоминающего устройства подключен к к второму входу второй схемы вычита- ния и входу второго квадратора, управляющие входы радиопередатчика, схемы коммутации, сумматора, два объединенных управляющих входа запоминающих устройств подключены к четырем соответствующим выходам устройства управления.

Изобретение относится к радиоспектроскопии. Цель изобретения - улучшение функциональных характеристик спектрометра с квадратурным детектированием за счет исключения влияния на спектр сигналов спинового эха сдвигов нулевых уровней на выходах элементов блока детектирования и неэквивалентности масштабных коэффициентов фазовых детекторов и квадраторов. Спектрометр содержит радиопередатчик, датчик, два фазовых детектора, а также дополнительно введенные два фазовращателя, схему коммутации, два цифроаналоговых преобразователя, две схемы вычитания, два запоминающих устройства и устройство управления. 1 ил.