Способ усиления сигналов ядерного квадрупольного резонанса Советский патент 1992 года по МПК G01N24/00 

держащее квадрупольные ядра с многоуровневым неэквидистантным энергетическим спектром, сериями радиочастотных импульсов с частотами заполнения, равными частотам двух переходов, имеющих общий энергетический уровень, и регистрацию сигналов эха на этих переходах, предварительно на образец воздействуют радиочастотным импульсом или импульсами на частоте, равной сумме частот двух соседних переходов, а затем - на частоте одного из переходов, на котором необходимо получить усиление сигналов, причем на суммарной частоте воздействуют не менее чем двумя радиочастотными импульсами.

На фиг. 1-4 приведены импульсные программы двухчастотного воздействия, при использовании которых наблюдается усиление сигналов эха.

Рассмотрим импульсную программу на фиг.1 и 2. В обоих случаях воздействуют предварительно .двумя радиочастотными импульсами, частота заполнения которых

ОЛп-Н.т-1.

На фиг.1 второе РЧ-поле воздействует на .частоте ufa+i.m. Сигнал спинового эха, амплитуда которого равна

Em-H,(lx)m+1.fn{Ar(y m+l.m-IX XSlnub+1.m{t-(H )x

х Ti ,

0)т + 1.m

(1)

наблюдается в момент времени

(От 4-1, т - 1Ч „, , Н1+ едя+1 т )Г1Ч-Г2;

где TI - временной интервал между первым и вторым импульсами на частоте OMvH.nHТ2 - временной интервал между вторым импульсом на частоте ufa+i.m-1 и импульсом на частоте Шт-ы.ш.

На фиг,2 второе радиочастотное поле воздействует на частоте Wm,m-i. Тогда сигнал эха, амплитуда которого равна

Em,(l x)m,m-l{Bl u)m+1,m-1X

xsinoJh,.m.(H- TV

, т - 1 X T1 + ,

наблюдается в,момент времени HH Vi+tz .

UTTI, m I

Теперь рассмотрим импульсную программу на фиг.З и 4. В обоих случаях предварительно воздействуют одним РЧ-им- пульсом на частоте олп+1,т-1.

На фиг.З второе РЧ-поле воздействует

через время ъ на частоте ufa+i.m, а через время Тг снова воздействуют РЧ-импуль- сом на частоте uAn+i,m-i.

Амплитуда сигнала эха в этом случае

равна

Em+1,mm2(l x)m+1, ftMi+1,m-1x XSlnft tvf1,m{H(1 +

(0m -f 1. m -1 Ют +1,m

) T1 +

(3)

и наблюдаться будет в момент времени

н +

На фиг.4 амплитуда сигнала равна

Ет,(1 x)m,m-l{B2 ОДп+1,т-1Х

X Sin fi)h,.m-lM(H- ) Ti +

(От, т - 1

м

и наблюдается в момент времени

i/

Здесь (I x)m+i.m. (Iк )m.m-i - элементы матрицы оператора 1Х в представлении квад- рупольного гамильтониана Ha.Ai.Aa.Bi.Ba являются тригонометрическими функциями угловых длительностей радиочастотных импульсов. Появление этих функций связано с поведением матрицы эволюции квадру- польной спин-системы во время действия

ИМПУЛЬСОВ Wm+1,m-1 UMi-H,m+ .m-1.

Как видно из выражений (1)-(4), получено увеличение амплитуд сигналов эха в сот-и.пи раз (по сравнении) с обычными сигналами эха).

В случае ядерного квадрупольного резонанса частоты наблюдаемых сигналов порядка 10-10 Гц. Таким образом, для полученных спинов коэффициент усиления равен 106-109.

При двухчастотном воздействии для наблюдения таких сигналов эха (такой интенсивности) необходимо воздействовать на частоте ,m-i не менее чем двумя радиочастотными импульсами. Если мы уберем один импульс с частотой заполнения Ут+1,т-1, то не будут наблюдаться никакие сигналы эха.

Пример. Примером вещества, с помощью которого можно получить усиление, может служить кристаллическое вещество BlCIa (резонанса 209В|, , ц 0,58). В таблице приведены значения возбуждаемых и регистрируемых частот при использовании этого вещества.

Коэффициент усиления сигналов в известном способе равен около 3. По сравнению с известным в предлагаемом способе увеличение коэффициента усиления получено в пределах (19-30)106 раз.

Формула изобретения Способ усиления сигналов ядерного квадрупольного резонанса, включающий двухчастотное воздействие на вещество,

содержащее квадрупольные ядра с многоуровневым неэквидистантным энергетическим спектром, радиочастотными импульсами и регистрацию сигналов, эха, отличащюийся тем, что, с целью

повышения коэффициента усиления, на образец воздействуют радиочастотными импульсами на частоте, равной сумме частот двух соседних переходов, и импульсом на частоте перехода усиливаемого сигнала,

причем на суммарной частоте воздействуют не менее чем двумя радиочастотными импульсами, один из которых является предварительным.

U)fH+1,

U

ки-Н., m0 Г2

LA.

2

фиг.1

L

w)

W+f, W-1

U)

0 IV r2

. .2

UJfu-f- W

U) ,w- t

lOw,-Л

Фиг. t