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

Изобретение относится к радиоспектроскопии и квантовой радиофизике и может быть использовано при изучении структуры химических соединений.

Известен способ усиления ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР), включающий воздействие на вещество, содержащее квадрупольные ядра с трехуровневым неэквидистантным энергетическим спектром, радиочастотным полем, с частотой, равной сумме частот двух соседних переходов, и регистрацию сигнала на одном из этих переходов.

Однако основным недостатком данного способа усиления сигналов ЯКР является малый коэффициент усиления (около единицы).

Известен также способ усиления сигналов ЯКР, включающий воздействие на вещество, содержащее квадрупольные Ядра с многоуровневым неэквидистантным энергетическим спектром, сериями радиочастотных импульсов с частотами заполнения, равными частотам двух соседних переходов, и регистрацию сигналов эха на этих переходах. При изменении параметров импульса (или импульсов) на одном переходе, на другом, соседнем, переходе происходит усиление (увеличение амплитуды б 3 раза) сигналов эха.

Однако данный способ усиления сигналов ЯКР имеет также малый коэффициент усиления.

Цель изобретения - повышение коэффициента усиления

2

Os Ю VI

чэ

Цель достигается тем, что согласно способу усиления сигналов ЯКР, включающему воздействие на вещество, содержащее квадрупольного ядра с многоуровневым неэквидистантным спектром, сериями радио- частотных импульсов с частотами заполнения, равными частот двух, соседних переходов, и регистрацию сигналов эха на этих переходах, на вещество воздействуют дополнительным радиочастотным полем на частоте, равной сумме частот двух соседних переходов, причем радиочастотный импульс или импульсы дополнительного поля подают до подачи радиочастотных импульсов на двух соседних переходах, а усиление сигналов эха наблюдают на частотах возбуждаемых переходов, При селективном усилении последним по времени подают радиочастотный импульс на том соседнем переходе, на котором необходимо получить усиление.

На фиг.1-5 приведены импульсные программы трехчастотного воздействия, при использовании которых наблюдается усиление сигналов эха.

Рассмотрим возбуждение сигналов эха паимпульсной программе на фиг.1. Сначала подается РЧ-импульс с частотой заполнения u)m-i-i,m-i, через время т (меньше времени поперечной релаксации Та) одновременно пара РЧ-импульсов с частотами заполнения едл-м.т и .т-1, а через время Тг (меньше времени продольной релаксации Ti) еще пара РЧ-импульсов с этими же частотами заполнения.

Амплитуды сигналов на всех переходах наблюдаются двух видов: обычной и увеличенной интенсивности.

Амплитуды усиленных сигналов равны следующим величинам.

На частоте QAn+i,m-i: первый сигнал с амплитудой

E{1)m4-1,(l x)m-H,m-l{Al(xi,yi,Z|)x

X йЛп-H.m-lxSin ym+1.m-l{t-2 П }}(1) 45

+1.m - 1

наблюдается в момент времени ri, второй сигнал с амплитудой E 2 m+i,m-i наблюдается в момент времени TI+ Тг, третий сигнал с амплитудой Е m+i.m-t наблюдается в момент времени

t 2Ti-Ki+,:::i jr2.

:« четвертый сигнал с амплитудой Ev m+i,m-i наблюдается в момент времени

ri +(1+

(От +1.т

(От + 1. m - t

-)ъ,

пятый сигнал с амплитудой .т-i наблюдается в момент времени ( n + та).

На частоте оь-м.т первый сигнал с амплитудой

E(1)nvM,m-2(rx)m-n,m{Bl(xi,yi,zi) ft nHm-1 COS Wm+l,m{t- Н Т Г 1 2

наблюдается в момент времени

Н1+ Q)tn+1-m 1) г, ni адп + i.m Г1

второй сигнал с амплитудой .т наблюдается в момент времени

ни- - г2,

т 1, m

третий сигнал с амплитудой .m наблюдается в момент времени

.m-1)Tt + ftb+1.m ;

+ ( ) г2 1 ftMi+l.m ; 2l

четвертый сигнал с амплитудой .т наблюдается в момент времени

Ч +ТЙТ 2

пятый сигнал с амплитудой Е(5)пи-1,т наблюдается в момент времени

На частоте (Um.m-i: первый сигнал с амплитудой

E(m.(l x)m.m-l{Cl(xi,yi,Zi) x к адп+1,т-1у COSft)m.m-l{t-(1 + + Шт-Ь1.п,-1- (3

(От. т - 1

наблюдается в момент времени

Нн ;; 4-«-i) п.

(От, т - 1

второй сигнал с амплитудой ,т-1 наблюдается в момент времени

.i.m-i 1+Г2

, m - 1

третий сигнал с амплитудой Е™т,т-1 наблюдается в момент времени

).

четвертый сигнал с амплитудой E™Vm-i наблюдается в момент времени

i+ X:-7w

+ ()R.

ОЛп, m - 1

пятый сигнал с амплитудой E 5 m,m-i наблюдается в момент времени

1л i ч + 1, го - К/. Н1+ аь.„-1 )(Г1

Г2).

Здесь (I x)m+1,m-1, (I x)m+1,mi (I x)m,m-1

- элементы матрицы оператора 1Х в представлении квадрупольного гамильтониана Но,А|,В|,С| - являются тригонометрическими функциями угловых длительностей радиочастотных импульсов. Появление этих функций связано с поведением матрицы эволюции квадрупольной спин-системы во время поведения действия импульсов ftAn+1.ro-1 «Wm+l.m+u m,m-1.

В способе получено увеличение амплитуд сигналов эха в едп+1,т-1 раз (по сравнению с обычными сигналами эха).

Если после РЧ-импульса на суммарной частоте ,т-1 подать одновременно только одну пару РЧ-импульсов с частотами заполнения fthi+i.m и Wm.m-i, будем наблюдать

первые Сигналы (.m-1, .m, ) на всех трех частотах (остальные не будут наблюдаться).

А если РЧ-импульсы с частотами ufa+i.m и ОДп,т-1 (соседних переходов) подавать неодновременно (как на фиг.б), то в зависимости от времени подачи РЧ-импульса будет наблюдаться усиленный сигнал. В этом случае при трехчастотной воздействии на трехуровневую систему можно осуществлять селективное усиление сигналов.

Причем усиление сигнала наблюдается на том соседнем переходе, на который последним по времени подают радиочастотный импульс.

Если РЧ-импульс последним по времени подается на частоте ,m, то усиленный сигнал на этой частоте наблюдается в момент времени (фиг.б)

А если РЧ-импульс последним по времени подается на частоте Ют,т-1, то усиленный сигнал на этой частоте наблюдается в момент времени (фиг.6)

.

На фиг.2 и 3 приведены импульсные

программы, в которых РЧ-импульсов на частоте С4л+1,т-1 по два. При таких условиях возбуждения также наблюдается усиление сигналов ЯКР. Программы на фиг. 1-4 объединяет то, что сначала подают РЧ-импульс

(или импульсы) на частоте Одл+i.m-i.

Примером вещества, с помощью которого можно осуществить усиление сигналов, может служить кристаллическое вещество В1С1з (резонанс 209В|, , у 0,58).

в таблице приведены значения возбуждаемых и регистрируемых частот, которые получаются при использовании этого вещества (77 К).

По сравнению с известным способом, в

котором коэффициент усиления сигналов ЯКР равен 3 в предлагаемом способе увеличение коэффициента усиления получено в пределах (19-30) 106 раз.

Предлагаемый способ усиления сигналов ЯКР позволяет получить усиление сигналов ЯКР как на суммарной частоте, так и на частотах двух соседних переходов.

Формула изобретения

1, Способ усиления сигналов ядерного квадрупольного резонанса, включающий воздействие на вещество, содержащее квадрупольные ядра с многоуровневым неэквидистантным энергетическим спектром, радиочастотными импульсами с частотами заполнения, равными частотам двух соседних переходов, и регистрацию сигналов эха на этих переходах, отличающийся тем,

что, с целью повышения коэффициента усиления, на вещество воздействуют по крайней мере одним дополнительным радиочастотным импульсом на частоте, равной сумме частот двух соседних переходов,

причем импульсы дополнительного поля подают до подачи радиочастотных импульсов на двух соседних переходах, а усиленные сигналы эха наблюдают на частотах возбуждаемых переходов.

2. Способ поп.1,отличающийся тем, что, с целью селективного усиления, последним по времени подают радиочастотный импульс на переходе усиливаемого сигнала.

/U

i 2t, I

IM.

Изобретение относится к радиоспектроскопии. Сущность изобретения: на вещество, содержащее квадрупольные ядра с многоуровневым неэквидистантным энергетическим спектром, воздействуют сериями радиочастотных импульсов с частотами заполнения, равными частотам двух соседних переходов, и дополнительным полем на частоте, равной сумме частот двух соседних переходов, причем радиочастотный импульс или импульсы дополнительного поля подают до подачи радиочастотных импульсов на двух соседних переходах, а усиленные сигналы эха наблюдают на частотах возбуждаемых переходов. При селективном усилении последним по времени подают радиочастотный импульс на том соседнем переходе, на котором необходимо получить усиление. 1 з.п.ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Ю

m+1, m

tO

m, ж-1

r

О Г.

U)

JJU

u)

m-t-i,m

UU

tu

nt,m-i

О Г, T2

л

Фиг. 2

i

ь

5 3

I

г« (в

4

3

+

3

43

-л

3

е

3

I

И С

и

с

г

-J -Ь.

о го

-4 ГО

u)

hi+t w-1

U)

w-и, w.

U)

m, пы

0 TJ

i