Способ поиска зоны резонанса в спиновых детекторах Советский патент 1992 года по МПК G01R33/20 G01R33/24 

т

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может найти применение для автоматизации тесламетров ядерного, атомного и электронного магнитного резонанса и других измерительных устройств со спиновыми детекторами. Цель изобретения - повышение точности и скорости настройки частоты генератора на частоту прецессии спинов. Для поиска зоны резонанса сигнал с линейного магнитометрического преобразователя сравнивается с дополнительный сигналом, пропорциональным частоте генератора спинового детектора, а разностным сигналом воздействую на частоту генератора д установления равенства сравниваемых сигналов. Для осуществления способа используется устройство, содержащее спиновой детектор с генераторов 1 высокой частоты, датчик 2 ядерного, атомного или электронного магнитного резонанса, магнитометрический преобразователь 3, преобразователь 4 частота -напряжение, сравнивающее устройство 5.1 ил. 3 Ё

в

1:

it

а

оч

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для ав- томатизэции тесламетров ядерного магнитного резонанса (ЯМР), электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), атомного магнитного резонанса с оптической накачкой, а также для автоматизации других измерительных устройств со спиновыми детекторами, например спектрометров ЯМР и ЭПР, килоамперметров и стабилиза- торов магнитного поля на основе и др.

Цель изобретения - повышение точности, быстродействия и расширение диапазона автоматического поиска зоны резонанса.

Цель достигается тем. что для поиска зоны резонанса на управляемый элемент контура генератора подают сигнал, получаемый как разность двух сигналов, один из которых пропорционален магнитной индук- ции (например, от линейного магнитометрического преобразователя), а другой пропорционален частоте спинового генератора. В отличие от всех известных способов автоматизации спиновых детекторов с ис- пользованием сигнала по входному воздействию, в предлагаемом способе применяется метод уравновешивающего преобразования с использованием управляющего сигнала от цепи с линейной пере- даточной характеристикой. Получаемый таким образом сигнал воздействует на управляемые реактивные элементы в контуре генератора и изменяет его частоту так, чтобы разностный сигнал равнялся нулю при астатическом уравновешивании или ошибке недокомпенсации в случае использования статической системы регулирования.

Способ осуществляется следующим образом.

В измеренное магнитное поле вместе со спиновыми детекторами помещается магнитометрический преобразователь (например, преобразователь Холла), сигнал с которого сравнивают с дополнительным сиг- налом, пропорциональным частоте генератора, а разностным сигналом воздействуют на управляемые элементы в колебательном контуре генератора и изменяют частоту генератора до установления равенства срав- ниваемых сигналов.

На чертеже приведена схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит спиновой детек- тор с генератором 1 высокой частоты, датчик ЯМР или ЭПР и. магнитометрический преобразователь 3. Кроме того, в цепь управления поиском зоны резонанса введен преобразователь 4 частота - напряжение .

вход которого связан с входом генератора высокой частоты, а выход - с одним из входов устройства 5 сравнения, другой вход которого связан с выходом магнитометрического преобразователя 3, например датчиком Холла, а выход устройства сравнения - с управляемым реактивным элементом в контуре генератора 1. Точная настройка на резонанс осуществляется системой 6 автоматической подстройки частоты.

Устройство работает следующим образом.

При помещении датчика 2 ЯМР (ИЛИ ЭПР) совместно с магнитометрическим преобразователем 3 в постоянное магнитное поле выходной сигнал с магнитометрического преобразователя подается на устройство 5 сравнения, где он сравнивается с сигналом с выхода преобразователя 4 частота - напряжение, пропорциональным частоте генератора 1. Сигнал неравновесия с устройства 5 сравнения подается на управляемый реактивный элемент в контуре генератора, благодаря чему осуществляется изменение частоты генератора до значения, близкого к частоте прецессии спинов, определяемой уравнением чо у в, где у - гиромагнитное отношение прецессирующих спинов (ядер, электронов, атомов), В - значение индукции магнитного поля.

Для точной настройки частоты генератора на частоту прецессии спинов используется статическая или астатическая система 6 автоматической подстройки частоты. Поскольку поиск зоны резонанса осуществляется путем вычитания сигналов от двух преобразователей с линейными характеристиками: магнитометрического преобразователя (например, преобразователя Холла) и преобразователя частота - напряжение, а нелинейные управляемые элементы (емкости, индуктивности, варикапы) используется только как исполнительный (управляемый) орган, то отпадет необходимость в функциональном преобразователе. Кроме того, нелинейность характеристик элементов контура генератора, нестабильность их параметров во времени и от влияния внешних факторов (температуры и др.) не оказывают влияния на точность поиска зоны резонанса. Точность настройки частот генератора на частоту прецессии зависит только от метрологических характеристик магнитометрического Преобразователя и преобразователя частота - напряжение.

Формула изобретения Способ поиска зоны резонанса в спиновых детекторах, заключающийся в формиро5 17111066

вании электрического сигнала, изменяющеенал, пропорциональный индукции магнит- го частоту генератора, пропорциональноного поля, сравнивают с дополнительным индукции магнитного поля, о т л и ч а- ю-сигналом, пропорциональным частоте гене- щ и и с я тем, что. с целью повышенияратора, а разностным сигналом изменяют точности и скорости настройки частоты ге-5 частоту генератора до установления равен- нератора на частоту прецессии спинов, ew ства сравниваемых сигналов.