Импульсный спектрометр ямр Советский патент 1977 года по МПК G01N27/78 

1

Изобретение относится к области радиоспектроскопии и может быть использовано при исследоваи иях ядерного магнитного резонанса (ЯМР) И ядерного квадруполыного р-езонаиса различных ядер.

Известны импульсные радиоспектрометры, содержащие передатчик когерентных радиоИ1мпульсов, датчик, приемник с синхрояным детектированием и регистрирующее устройство Б В(Иде бокскар (Boxcar)-интегратора с пифровым вольтметром и осциллопр-афа 1. Однако в тех случаях, когда образец содержит две и более л.и-ний возбуждаемого ядра, сигналы индукции и эхо имеют сложную форму: представляют .собой сумму биений между опорным сигналом синхронного детектора ;и возбуждаемыми л.иниями. В этом случае определить релаксационные и спектральные характеристики, отдельных линий спектра по общей интерферограмме индуцированного сигнала сложно, а во м-ногих случаях неВОЗМОЖ|Н,0.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является импульсный спектрометр ЯМР 2, содержащей передатчик когерентных радиоимпульсов, датчик, приемник, состоящий ИЗ высокочастотного усилителя, блока синхронного детектирования, регистрнрующего устройства.

Недостатками этого спектрометра являются: невозможность выделять сигналы индукции отдельных линий из индуцируемой интерферограммы, что ограничивает возможности

спектрометра; принцилиальная необходимость использования мин1И-ЭВМ, что повышает стоимость устройства; понил енная чувствительность (в У2 раз) из-за приема по дву.м полосам пропускания, тогда как весь спектр

должен располагаться .целиком в одной баковой полосе пропускания.

Целью изоб ретения являются расширение возможностей спектрометра путем выделения сигналов индукции отдельных линий из индуцируемой интерферограммы, удешевление и повышение чувствительности.

Ноставленная цель достигается тем, что блок синхронного детект(ирования вынолнен в виде двух каналов, состоящих из последовательно соединенных синхронного детектора, фазосдвигающего блока на рад. и

сумматора, где второй вход каладого сумматора соединен со входом фазосдвигающего

блока противопололсного канала, а фазы

опорного наи1ряжения синхронных детекторов

отличаются друг от друга на - рад.

3 Схема спектрометра показана на чертеже. Передатчик 1 когерентных радиоим-пульсов соединен с датчиком 2, который связан с ,высокочастотнъш усилителем 3, соединенным с двумя синхронными детекторами 4 и 5, на которые подаются опорные напряжения, сдвинутые по фазе на - с передатчика 1. Выходы синхронных 4 и 5 детекторо-в соединены с фазосдйигающ.ими блоками 6 и 7, соответственно. КрОме того выход синхронного детектора 5 соединен с одним входом сумматора 8, второй вход которого соединен с выходом фазосдвигающего блока 6. Выход синхронного детектора 4 соединен с одним ,входо.м сумматора 9, второй вход которого соединен с выходом фазосдвигающего блока 7. Выходы cyiMMaTopOiB 8 и 9 соединены с регистрирующи1ми устройствами 10 и 11 соответственно. Спектрометр работает следующим образом. С передатчика 1 на датч1ик 2 поступают радиоимпульсы, возбуждающие синновую систему образца, помещенного в датчик. После возбуждения спиновая система образца наводит в катушке датчика сигнал спада свободной индукции, который усиливается высокочастотным усилителем 3. После усиления до величины, достаточной для работы синхронных детекторов, сигнал спада свободной индукции сбивается с опорными напряжениями, отличающимися по фазе на - рад. в синхронных детекторах 4, 5. Сигналы биений с выходов детекторов 4, 5 поступают на фазосдвигающ.ие блоки 6, 7 соответственно, где сигналы сдвигаются по фазе на рад. Сигнал биений на выходе детектора 5 суммируется с сигналом биений на выходе фазосдвигающего блока 6 в сумматоре 8, а сигнал биений на выходе детектора 4 суммируется с сигналом на выходе фазосдвигающего блока 7 в сумматоре 9. Просуммированные сигналы регистрируются с помощью регистрирующих устройств 10, И. При таком построении спектрометра выделение сигнала индукции отдельной линии спектра становится возможиым,- если опорная частота соод. спектрометра (она же частота заполнения высокочастотных импульсов возбуждения передатчика) располагается между резонансными частотами отдельных лиеий спектра. Так в простейшем случае двух линии (Ооп. необходимо расположить между резонансными частотами этих линий- CU1, 02. В этом случае на выходах первого и второго синхронных детекторов выделяются суммарные биения между сооп- и coi, 032, фазы которых отличаются так, что при последующем сдвиге по фазе на соответствующем сложении сигналов биений до и после фазосдвигающих блоков на выходе одного сумматора биения Ооп- с первой линией (0, взаимно уничтожаются за счет ЙХ протмвофазиости, а биения (Ооп- со второй Линией С02, складываются за счет их синфазности. В другом сумматоре наоборот: биения Шоп- с 0)1 складываются, а сооп- с (02 взаимно уничтожаются. Таким образом, иа выходах сумматоров отдельно имеются индуцированные сигналы первой и второй линий спектра. В случае возбуждения ядра, в спектре которого Линий больше двух, необходимо проводить донолнительную математическую обработку сигналов, перестраивая каждый раз опорную частоту, после регистрации сигналов индукции. Двигаясь по частоте с одного края исследуемого спектра, вначале выделяют отдельно сигналиндукции первой крайней линии и измеряют ее релаксационные характеристики. Затем устанавливают шоп- так, что по одну сторону от Won- две линии - первая и вторая, а но другую - остальная часть спектра. На выходе одного из сумматоров при этом будет суммарный сигнал биений ojon. с первой и второй линий. Зная релаксационные характеристики первой линии и ее новую частоту биений, лепко вычесть эти биения из суммарного сигнала и тем самым выделить индуцированный сигнал второй линии. Двигаясь далее ло частоте в ту же сторону, можно выделить индуцированные сигналы третьей, четвертой и т. д. линий. Таким образом, можно выделять сигналы отдельных линий спектра и измерять их релаксационные характеристики. Спектрометр позволяет выделять сигналы индукции отдельных линий спектра и определять их спектральные и релаксационные характеристики с помощью простого, дешевого устройства без применения слОЖного и дорогого Фурье-преобразователя. Кроме того, чувствительность спектрометра увеличена в К2 раз. Формула изобретения Импульсный спектрометр ЯМР, содержаН1,ий передатчИк когерентных радиоимпульсов, датчик, приемник, состоящий из высокочатотного усилителя, блока синхронного детектирования и регистрирующего устройства, отличающийся тем, что, с целью расширения возможностей спектрометра путем выеления сигналов индукциш отдельных линий з индуцируемой интерферограммы, удешевения и повышения чувствительности, блок синхронного детектирования выполнен в виде двух каналов, состоящих из последовательно соединенных синхронного детектора, фазосдвигающего блока на - рад. и сумматора, второй вход каждого сумматора соединен со входом фазосдвигающего блока противоположного канала, а фазы опорного напряжения синхронных детекторов отличаются друг от друга и а

Источники информации, принятые во вяимание прИ акспертизе:

1. К,ларк В. Импульсный опектромепр ЯМР, «Ири.бо1ры для научных исследоваеий, 1964, № 3, с. 56.

2. Фаррар Т., Беккер Э. Имяульсная И Фурье-спектроскопия ЯМР. М., «Мир, 1973 г., с. 60 (прототип).