Устройство для детектирования сигналов ядерного магнитного резонанса Советский патент 1980 года по МПК G01N24/00 

I

Изобретение относится к спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР), а .более конкретно к устройствам для детектирования сигналов поглощения ЯМР-спиновым детектором.

Известны мостовые сннн-детекторы, состоящие из генератора радиочастотных гармонических колебаний и частотно-избирательной мостовой схемы с катущкой индуктивности, в которую помещается проба с исследуемым материалом 1.

Недостатки мостовых онин-детекторов- заключаются в трудности согласования частоты квазирезонанса моста с частотой генератора, трудности перестройки частоты, невозможности получения чистого сигнала поглощения и повыщенной чувствительности к толчкам и вибрациям, часто приводящей к микрофонному эффекту.

В автодинных спин-детекторах катушка с пробой и параллельно подсоеднненным конденсаюром входит в гостав автогенератора, определяя частоту колебаний последнего.В автодинах присущие мостовым спиндетекторам недостатки отсутствуют, зато они имеют ни жую пороговую чувствительность из-за лсзн 1чителг иий глубины модуляции высокочастотного напряжения сигналом поглощения ЯМР.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для детектирования сигналов ядерно1о магнитного резонанса, состоящее из параллельного LC-контура, в катушку индуктивности которого помещается проба с испытуемым материалом, усилителя и ограничителя напряжения. Для возбуждения автоколебаний выход ограничителя и вход усилителя

10 охвачены положительной обратной связью. Уровень ограничения определяет напряжение на катущке с пробой 2.

Однако ввиду недостаточного коэффициента амплитудной модуляции пороговая чувствительность этого автодина не нрсвы шает пороговой чувствительности схемы с п ростым ко нту ром (с хе м ы Рол л и н а Ь

Цель изобретения - поныиюнис чу1 сгвительности устройства к я.-герно-резонаисиому поглощению.

20 Это достигается тем, что в устр(}йгтво для детектирования сигналов Я.МР, cf)ipp жащем диффере 1цнальный уснлигель, ограничитель напряжения и цепь обратiii)n связи в виде мостовой схемы, обрачованнпм гремя разисторамн и параллельным LC-контуром с исследуемым веществом, выход дифференциального усилителя соединен с входом ограничителя напряжения, выход которого соединен с входом мостовой схемы, причем выход мостовой схемы подключен к входным зажимам дифференциального усилителя так, что LC-контур соединен с неинвертирующим входом усилителя. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство срдержит дифференциальный усилитель 1, ограничитель напряжения 2, мостовую схему, состоящую из резисторов 3, 4, 5 и параллельного колебательного контура из емкости 6 и индуктивности 7. Для возникновения в схеме автоколебаний выходное напряжение дифференциальноге усилителя подбирают не меньше входного напряжения ограничителя, при котором он начинает ограничивать. Частота автоколебаний равна собственной частоте LCконтура, включенного в одно из плеч моста. Ввиду наличия ограничителя 2 напряжение на резисторе 5 постоянно по амплитуде, в отличие от напряжения на колебательном контуре, которое за счет изменения добротности слабо промодулировано. Причиной изменения добротности контура является поглощение высокоч-астотной энергии магнитного поля ядрами исследуемого вещества. Поскольку сопротивление колебательного контура на частоте собственных колебаний имеет активный характер, то напряжение на нем синфазно с напряжением на резисторе 5. Производимбе мостовой схемой вычитание нацряжени на резисторе 5 из напряжения на контуре позволяет снизить уровень, высокочастотной несущей, не уменьщая при этом уровня модулирующего колебания. После усиления полученной разности дифференциальным усилителем на выходе автодина имеется напряжение с увеличенным коэффициентом амплитудной модуляции. Регулировка коэффициента модуляции производится при помощи делителя напряжения на резисторах 4 и 5. Описываемое устройство позволяет избежать недостатков, присущих мостовым спиновым детекторам. В то же вреМя, благодаря наличию цепи обратной связи мостового типа, в устройстве имеется возможность увеличения коэффициента амплитудной модуляции, а тем самым и пороговой чувствительности. Устройство обладает свойством компенсации шумов, поступающих с выхода ограничителя напряжения. Формула изобретения Устройство для детектирования сигналов ядерного магнйтнЬго резонанса, содержащее дифференциальный усилитель, ограни-штель напряжения и цепь обратной связи в виде мостовой схемы, образованной тремя резис-торами и параллельным LC-коитуром с исследуемым веществом, отличающееся тем, что, с целью повыщения чувствительности устройства к ядерно-резонансному поглощению, выход дифференциального усилите ля соединен с входом ограничителя напряжения, выход которого соединен с входом мостовой схемы, причем выход мостовой схемы подключен к входным зажимам дифференциального усилителя так, что LC-контур соединен с неинвертирующим входом усилителя. Источники -информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Леще А. Ядерная и.чдукция .М., «Иностранная литература, 1963, с. 128-172. 2.Патент США № 3112441, кл. 324-5, опублик. 1963. (прототип).