Способ усиления сигналов ядерного спинового эха в магнетиках Советский патент 1990 года по МПК G01N24/08 

Изобретение относится к физическим исследованиям материалов методами нестационарного ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и может быть использовано в устройствах обработки радиосигналов на основе эффекта спинового эха (СЭ) - в спиновых процессорах.

Целью изобретения является увеличение амплитуды сигналов спинового эха„

На фиг 1 изображена зависимость функции q (бг) для ЮОХ-ного обогащенного изотопом Fe литиевого феррита при 77К (кривые 1-4 изображают результаты машинного расчета функции g (в ) при б, Г/4, f/2, и 35Г/36, соответственно, а б, и е, - углы поворота ядерной намагниченности под действием 1-го и 2-го радиочастотных им- Ульсов); на фиг. 2 - зависимость g ( ,) для этого же образца (кривые 5-8 изображают результаты машинного

расчета функции g (9 ) для б - 21Г i V

2 3 Зб соответственно) „

1Изобретение осуществляют следую- щим образом

Магнетик, обладающий ЯМР, помещают в катушку радиочастотного (РЧ) конту-. ра, резонансная частота которого равна частоте ЯМР, используют РЧ-контур с временем радиационного затухания Тд, меньшим или порядка интервала С между импульсами. Импульсы подают с

амплитудами н длительностями, об еспе- чивающими углы поворота 0 и 0 ядер ной намагниченности по отношению к равновесному направлению,большие /Г/2.

Параметры контура исследуемого вещества и входных импульсов определяют по формулам

т -С

1ц 6 л 2-3

.7пО™с 1-d

(1)

где 1(, - козф(1ициеит заполнения катушки ;

m - равновесное значение ядерной намагниченности, А/м;

v - ядерное гиромагнитное отношение, Мрад/сА;

Q - добротность контура;

- коэффициент усиления ЯМР;

/1 и d - толп1ины доменной границы и . домена, м,

а о

6, 7 ; 0-

ТГ

(2)

Изобретение относится к физическим исследованиям материалов, конкретно к способу усиления сигналов ядерного спинового эха в магнетиках. Цель изобретения - увеличение амплитуды сигналов спинового эха. Это дает возможность существенно повысить точность измерения параметров веществ - времен релаксации, констант сверхтонкого взаимодействия и др. Для усиления сигнала спинового эха магнетик помещают в катушку радиочастотного (РЧ) контура с временем радиационного затухания меньшим или порядка интервала между импульсами, которые подают с амплитудами и длительностями, обеспечивающими углы поворота ядерной намагниченности более φ/2, а параметры контура рабочего или исследуемого вещества и входных импульсов определяют по расчетным формулам. 2 ил.

1

где 0- arccos

-Injtg sin0 - Mtgf I

t

tr,

м

4NS

де и, - амплитуды входного напряжения, В;

t - длительности импульсов, с; ьо - собственная частота РЧ-контура, с- ;.0

N - число витков катушки; S - площадь поперечного сечения катушки, м о

Пример. Используют данные 35 для ядер 100%-ном обогащенном литиевом феррите при 77 К:

результаты „ашинвого счета вепичи-эха возрастает „,я прнве„е„„ь„ кок„,, усиления а ПРИ Р----/-К в ™- ™еи «Гст1 р е:::;ае„ог„ спосок е ПРИ i, ;„овлет™-ба является то, ,,то уси,е„„е сигналов

:i; c;oLl (™: :;;„:; Г„новогос„и„ового з.а дост„.аетс, легко „ „Ро| o- . lf

10- .

M

Условие (1) выполняется в интерва- ле значений 0, Оо Удовлетворяющих неравенству

(с) -О Т, , Tj ,

- времена продольной и по . перечной релаксации (правая часть неравенства содержит требование обгона релаксации). е условия (2) ищут провсех углов поворота от

сто, не требует усложнения аппаратуры. При использовании способа на практике обеспечивается повьшение точности измерения параметров веществ при помощи спинового эха и повышение эффективности работы спиновых процессоров.

Формула изобретения

Способ усиления сигналов ядерного спинового эха в магнетиках, при котором воздействуют на магнетик, помещенный в катущку радиочастотного контура (РЧ), резонансная частота которого равна частоте ядерного магнитного резонанса, отличающийся тем, что, с целью увеличения амплиту ды сигналов спинового эха, помещают- магнетик в РЧ-контур с временем радиа15

ционного затухания Т, меньшим или равным интервалу С мелщу РЧ-импульса- ми, причем импульсы подают с амплитудами и длительностями, обеспечивающим углы поворота 0, и е ядерной намагниченности, удовлетворяющие условиям

3

1

0,.

2iin 0, , е 7- +

+ 2ТГ п, п о,

в -

2Ti п, 1, 2.

arccos

л Т

ch

-

и ,

вк

1,1

tn, u.

-амплитуды входного напряжения , В;

-длительности импульсов, с;.р - собственная частота РЧ-к

7705 где

б -.угол между намагниченностью и ее равновесным направлением в момент окончания 2-го РЧ-импульса,

при этом параметры РЧ-контура, исследуемого магнетика и РЧ-импульсов определяют по формулам

R

где

Q m.

Хд - коэффициент заполнения катушки РЧтконтура

V - ядерное гиромагнитное отно- .шение, Мрад/сА;

-добротность РЧ-контура;

-равновесное значение ядерной намагниченности, А/м;

- коэффициент усиления ЯМР в

магнетике; 3 и d - толщины доменной границы и

домена, м,

при этом углы поворота ядерной намагниченности под действием первого и второго РЧ-импульсов равны

б1,г

rn Q- Ui z

cJrN S

ln|tg|

1- sin 65

- In tg

M

контура,

-число витков катушки;

-площадь поперечного сечения катушки, м.

Sl2,5

f -fy-f -f/-# fW

.-f

9

-f -f

.-f

8