Радиоспектрометр ядерного магнитного резонанса Советский патент 1978 года по МПК G01N27/18 

(54) РАДИОСПЕКТРОМЕТР ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА сирующих сигналов, при этом выход устройства управления и разверток соединен с первым входом интегрирующего усилителя, выход интегрирующего усилителя соединен с входом управляемого генератора, выход управляемого генератора через первый формирователь импульсных сигналов соединен с первым входом первого триггера, выход задающего генератора через второй формирователь импульсных сигналов соединен со вторым входом первого триггера и с первы формирователя компенсирующих сйг налов, выход первого триггера соединен со вторым входом формирователя компенсирующих сигналов, выход которого соединен со вторым входом интегрирующего усилителя, выход генератора частоты модуляции соединен через третий формирователь импульсны сигналов с первым входом второго триггера, второй вход которого соединен с выходом первогчэ формирователя импульсных сиг налов, а его выход с входом частотомера, На фиг. 1 предстаЬлена блок-схема пред лагаемого радиоспектрометра ЯМР, на фиг. 2 - зависимость напряжений от вре-мени. Радиоспектрометр ЯМР содержит магнит 1 с датчиками 2 сигналов ЯМР, систему 3 регистрации с входящими в нее устройст вом 4 управления и разверток, управляемы генератором 5 и частотомером 6, систему 7 стабилизации резонансных условий с задающим генератором 8 и генератором 9 частоты модуляции, интегрирующий усилитель 1О, |Первый Ни второй 12 формирователи импульсных сигналов, первый трйг гер 13, формгрователь 114 компенсирующих сигналов, третий формирователь 15 им п льсных сигналов, второй триггер 16, чет вертый формирователь 17 импульсных сигналов, триггер 18 со стабилизатором амплитуды импульсов. Управляющие напряжения или токи от устройства 4 подаются через интегрирующий усилитель 10 на управляемый генератор 5.На фиг. 2 приведены диаграммы зависи. мости напряжений Ц от времени t за интервал времени Т 1 мс. В качестве примера выбраны частота на выходе первого формирователя кГц и частота на выходе второго формирователя 12Гд «10 кГи. Выходное; напряжение задающего генератора 8 в формирователе 12 Преобразуется в последовательность импульсов 19, Из выходного напряжения управляемого генератора 5 в формирователе 11 образует ся последовательность импульсов 20. При использовании высокочастотных гелераторов 5 и 8 в формирователях 11 и 12 мо гут быть использованы делители частоты. Последовательности импульсов 19 и 2О подаются на входы первого триггера 13. Напряжение 21 на его вьдходе в момент действия положительного импульса 19 принимает значение, равное (мгновенному значению напряжения диаграммы 20. Частота импульсов 21 равна абсолютному значэншо разности частот входных импульс 19 и 20, в данном примере равному 4 кГц, Импульсы с разностной частотой Г j -Pol на выходе триггера 13 можно получать также при другом варианте соединений, если формирователь 11 соединить с задающим генератором 8 и формировать последовательность импульсов в виде меандра с частотой Рд , а формирователь 12 соединить с управляемым генератором 5 и получить короткие импульсы с частотой Р . ПоследователЫюсть импульсов 21 в формирователе 14 преобразуется в последовательность импульсов 23 или 25, длительность которых кратна периоду частоты Рд , следующим образом; в формирователе 17 образуется последовательность импульсов 22, начало которых совпадает с одним из фронтов импульсов 21, а длительность меньше длительности периода частоты , эта последовательность подается на вход триггера 18. Импульсы 19 подаются на другой вход трипгера выходе триггера образуется последовательность импульсов 23. Если в формирователе 17 получить импульсы 24 с длительностью, больщей оипого,ко меньшей двух периодов частоты h , то на выходе триггера 18 образуется последовательность положительных импульсов 25, длительность которых равна двум периодам частоты Рд . Последовательность импульсов 23 или 25 стабилизируется по амплитуде и подается на интегрирующий усилитель 1О для компенсации управляющих сигналов устройства 4. Среднее значение компенсирующих сигналов 23 и 25 пропорционально разности частот импульсов на выходе формирователей 11 и 12 й обратно пропорционально частоте задающего генератора 8. Условие равенства суммы управляющих сигналов и сигнала компенсации обеспечивается:при определенных соотношениях 4acTOTT j и Гд . Изменения управляющих сигналов или частоTbt задающего генератора 8 вызывают пропорциональную перестройку частоты узэфав-г ляемого генератора 5. При работе радиоспектрометра в результате сравнения в интегрирующем усилителе 10, компенсирующем управляющие сигналы, стабилизируег::я частота управляемого генератора 5, уста навливается в щироком диапазоне линейная зависимость этой частоты от измвнеш1я управляюших напряжений, а также обеспечивается подстройка этой же частоты по опорной частоте задающего генератора 8, Последнее обстоятельство особенно важно в слу чае, если задающий генератор управляется в системе стабилизации реаонасных условий ,Г При реп19трации протонных спектров и стабилизации резонансных условий по внутреннему эталонноксу соединению (тетраметилсилану или бензолу) используется одна из боковых полос модуляции от генераторов 5 и 9 (например, только верхняя цолоса), при этом развертка частотыуправляемого генератора 5 может осушеств: ляться в обе стрроны относительно частоты генератора 9. В случае использования для стабилизашш резонансных условий линии тет раметилсилана частота генератора 5 развертывается в области спектра выше частоты генератора 9, а при стабилизации по бензолу - ниже частоты генератора 9. Положение линий спектра и химические сдвиги ядер прииято измерять относительно линии эталонного соединения путем измерения резо . наисных частот линий электронносчётным час. тотомером и вычисления разности частот. В предлагаемом радиоспектрометре положение резонансных линий относительно линии эталонного соединения определяется путем непосредственного измерения частотомером разностной частоты. Для этого напряжение генератора 9 в формирователе 15 преобразуется в последовательность импульсов, аналогичных по форме : Пимпульсам 19. Последовательностьимпульсов на выходе триг гера16анш10гичнапоформенмпульсам21,час тота импульсов получается равной разности час тот генераторов 5 и 9. Эта частота, измеренная частотомером 6, характеризует положение ли- нийспектраотносительнолинийэталонногосое динения. Введенные в радиоспектрометр новые функциональные узлы обеспечивают использованиечастоты задающего генератора для получения разностной частоты и формирова- ния компенсирующих сигналов, таким Образом повышается степень стабилизации часто ты и улучшается линейность управления, что создает возможность расширить диапазон записи спектров путем повышения началь ной и конечной частоты развертки. Радиоспектрометр приобретает возможность обеспечить развертку вГ обе стороны относительно ресзонансной частоты внутреннего эталонного соединения. Оператор может про извести по частотомеру непосредственный отсчет Положения линий исследуемого спектра относительно эталонного соединения; Эти новые качества йозволяют оперативно использовать радиоспектрометр ля регистрации и -исследования спектров соеинений, содержащих не только протоны, но и ядра Фтора, фосфора и другие. Изобретение реализовано при изгхэтовлении мйкета радиоспектрометра высокого раз- решения РЯ 23О9. Ф-ормула изобретения Радиоспектрометр ядерного магнитного резонанса, содержащий магнит с датчиком сигналов ядерного магнитного резонанса, систему регистрации с входящими в нее устройством управления и разверток, управляемым генератором и частотомером и си- емустабилизации резонансных условий с аадаюшим генератором и генератором частоты модулящии, от лишающийся тем, что, с целью рагиирения диапазона регистрации спектров и повьш1ения линейности разверток, в неn lll oiDlLUtriljin .« j-oaoD 1 viv, и введены интегрирующий усилитель, формирователи импульсных сигналов, триггеры и формирователь компенсирующих сигналов, при этом выход устройства управления и разверток соединен с первым входом интегрирующего усилителя, выход интегрирующего усилителя соединен с входом управляемого генератора, выход управляемого генергтбра через первый формирователь импульсных сигналов соединен с первым входом первого триггера, выход задающего генератора че- формирователь импульсных сил налов соединен- со вторым входом первого триггера и с первым входом формирователя компенсирующих сигналов, выход первого „соединен со вторым входом формирователя компенсирующих сигналов, выход которого соединен с вторым входом интегрирующего усилителя, выход генератора частоты модуляции соединен через третий формирователь импульсных сигналов с первым входом второго триггера, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсных сигналов, а его выход с входом частотомера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР № 518714, кл. GfOl W 27/78, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР N 396616, кд. QO1 N 27/78. 1972.

r

S

13

I } I IГ ill I I

лпппп

k

j-i r1

k

U L

u

nJTTLJnJTTLnL

t

Пn

.JL-.g.