Способ наблюдения ядерного магнит-НОгО РЕзОНАНСА Советский патент 1981 года по МПК G01N24/08 

Описание патента на изобретение SU817554A2

Изобретение относится к способу наблюдения ядерного магнитного резонанса (ЯМР). По основному авт. св. I 600430 известен способ наблкщения яд1ерного магнитного резонанса, заключающийся в том, что на исследуекый образец воздействуют- постоянным магнитнЕФ по лем к перпендикулярным ему высокочастотным магнитным полем, величину амплитуды которого устанавливают не менее средней величины внутреннего магнитного поля в образце, и регист рируют компоненты намагниче ности, продольную по отисчнению к по тоянному магнитному полю, на частот ЯМР в магнитном поле Н определяемом соотношением 3«. ),, (1 где HQ - напряженность постоянного магнитного поля; Н - величина полуамплитуды высокочастотного магнитного поля; Ч - частота высокочастотного магнйтного поля; .f - ядерное гидромагнитное отношение. Указанную продольную компоненту ядерной намагниченности регистрируют с помощью приемной катушки, ось которой параллельна направлению поля HO 1 . Недостаток известного способа состоит в том, что в ряде экспериментов на приемную катушку необходимо подавать переменное напряжение,например для непосредственного получения спектра ЯРМ,что приводит к искажению регистрируемого сигнала резонанса изза нестабильности этого напряжения. Кроме того,при таком выборе поля возбуждения сигнала ЯМР не удается устранить в достаточной мере диполь-дипольные взаимодействия атомов исследуенвлх веществ, а такжесоздать однородное поле возбуждения. Цель изобретения - уменьшение искажения регистрируемого сигнала за счет устранения мешающего сигнала, повышение чувствительности и разрешающей способности за счет уменьшения влияния диполь-дипольного взаимодействия и неоднородности поля возбуждения. Поставленная цель достигается тем, что амплитуду или частоту высокочастотного магнитного поля модулируют с частотой, лежащей в области частот ядерного магнитного резонанс в эффективном магнитном поле. На фиг. 1 схематически изображены магнитные поля, действующие на образец во вращающейся, системе координат при амплитудной модуляции высокочастотного магнитного поля; на .фиг. 2 схема устройства для осуществления способа. На фиг. 1 вектор Н обозначает постоянное магнитное поле, в которое помей ают исследуемый образец, а вектор - компоненту высокочастотного магнитного поля возбуждения, вращанидуюся вокруг поля Н в направпении ларморовской прецессии ядерной намагниченности с частотой W и равную полуамплитуде высокочастотного поля. В системе координат, вреицающей ся вместе с вектором , поле HQ сокращается до величины Н -, а названная компонента высокочастотного магнитного поля постоянная во вре мени. Результирующее магнитное поле эй(, вращающейся системе координа определяется соотношением (1)/ а его направление составляет с полем -Н угол О arc cos В такой системе координат, прецессия ядерной намагниченности М происходи вокруг поля Н а ее частота определяется соотношением 51 .(3) При модуляции амплитуды высокрчастот ного магнитного поля появляется переменная компонента поля Н, перпендикулярная полю Н.. Если модуляцию осуществляют, например, по закону 2Н(1 + .т cosQtt), где m коэффициент амплитудной модуляции, т величина Н; тЧ cos Q cosflLt. При выполнении условия резонанса в поле Ндх. , определяемом соотношением ft Ло ГЧ,фф. (4) компонента Н, эффективно взаимодействует с ядерным магнитным моментом образца и вызывает появление ком поненты ядерной намагниченности М перпендикулярной полю Н ф и вращгио щейся вокруг Ндф.с частотой й- . Эту компоненту регистрируют с помощью приземной каЪутики , ось которой направ ле.,вдоль поля HQ. При модуляции-ча тоты (V высокочастотного магнитного jy поля модулируется компонента Н -. ЭЛЛ JIP.H этом также возникает ПОЛЯ н -- М йеременная компонента , поля HQ - , перпендикулярная полю Ндфф, которая вызывает появление ком поненты намагниченности М . Если модуляцию осуществляют, например, по закону uu {1 + К cosSltJ, где К - коэф фициент частотной модуляции, то величина Hjl будет равна Н sin -ecosftt. Из вышеизложенного видно, что модуляция амплитуды или частоты высокочастотного магнитного поля позволяет наблюдать ЯМР в поле Н.. без подачи переменного напряжения на приемную катушку. Благодаря этому отсутствуют искажения регистрируемого сигнала ЯМР, появляется возможность значительного усиления этого сигнала, улучшения отношения сигнал/шум и, слеовательно, повышения увствительност.и способа. Кроме того, выбор амплитуды высокочастотного поля и индекса модуляции позволяет т.акже значительно подавить иполь-дипрльное взаимодействие и меньшить влияние неоднородности этого поля. . , .. Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит исследуемый образец 1, расположенный внутри двух скрещенных катушек индуктивности - высокочастотной возбуждакмцей 2 и низко частотной приёмной 3, которые размещены в поле Нр магнита 4. Ось возбуждающей катушки 2 ориентирована перпендикуля| но к направлению поля Н, а а сама катушка электрически связана с выходом заграждающего фильтра 5, вход которого присоединен к выходу возбуждающего генератора б. управления частотой или амплитудой генератора 6 через ключ 7 соединен с выходом модулирующего генератора 8. Параллельно возбуждающей катушке 2 включен перестра|1ваемз1й конденсатор 9, образующий с катушкой 2 резонансный контур, настроенный на частоту tgj . Приемная катушка 3 электрически соединен со входом фильтра 10.нижних частот, выход которого соединен со входом приемного .устройства 11. Параллельно приемной катушке 3 включен перестраиваг емый конденсатор 12, образующий вместе с ней резонансный контур, настроенный на чатоту Я . Наблюдение ЯМР, в случае использования амплитудной модуляции высокочастотного поля, осуществляется следующим образом. Исследуемый образец 1 помещгиот в систему скрещенных кетушек 2 и 3,находящихся в постоянном магнитном поле . ;н, создаваемом магнитом 4 и служащим для поляризации ядерных магнитных моментов образца 1(фиг.2).Напряженность поля HQ, частоту ио возбуждающего генератора 6, величину полуамплитуды н высокочастотного поля и частоту Я. генератора 8 устанавливают в соответствий с соотношениями (1) и (4), прячем величину Н. устанавливают большей, чем среднее значение локальноге магнитного поля в образце 1, создаваемого магнитными моментами ядер. Амплитудно-модулированное высокочастотное, напряжение с выхода возбуждающего генератора 6 через заграждающий фильтр 5, подав.пяющий сигнал 5 с частотой Л , подают на возбуждающую катушку 2, в которой генерирует амплитудно-модулированное высокочас тотное поле, перпендикулярное полю Н. Это поле приводит к появлению компоненты ядерной намагниченности в образце 1 (фиг. 1), которая наводит в приемной катушке 3 сигнал с частотой Л, регистрируемый прием;ным устройством 11. Для предотвраще ния попадания на вход приемного уст ройства 11 сигнала с частотой f, пр сачивающегося с возбуждающей катушки 2 на приемную катушку 3, служит фильтр 10 нижних частот. Аналогичным образом осуществляют наблюдение ЯМР в поле при ис пользовании частотной модуляции воз буждающего высокочастотного поля. Для получения частотного спектра ЯМР на выходе приемного устройства 11 в процессе регистрации резонанса изменяют, по крайней мере, один из параметров Н,, ш, Н или А в диапазоне, включающем выполнение условия резонанса (4). При этом, чтобы увеличить интенсивность сигнеша ЯМР, эксперимент проводят за время,меньшее времени релаксации ядерной намагниченности образца вдоль поля . Для достижения максимальной интенсивности сигнала ЯМР прохождение области резонанса осуществляют а,циабатически быстро. Предлагаемый способ позволяет наблюдать сигнал нестационарных ну:Таций ЯМР, а также сигналы Эхо и Индукции. Для наблюдения сигнала нестационарных нутаций быстро включают высокочастотное магнитное поле, модулированное по амплитуде или чдстоте В результате намагниченность М образца совершает во вращающейся системе координат сложное движение, связанное с одновременной прецессией вокруг полей н1, где Н - компонента поля Н , вращаиощаяся вокруг .с частотой ft в направлении вращения вектора Tt и равная полуамплитуде поля Hg. При этом в приемной катушке 3 будет наводиться амплитудно-модулированный сигнал МР, уменьшакидийся со временем. Наблюдение сигнала нестационарных 1утаций можно осуществлять также при лодуляции амплитуды или частоты высокочастотного магнитног о поля в виде импульсов, для чего замыкают и размыкают ключ 7, а сигнал на приемной катушке регистрируют во время модуляции. Наблюдение сигнала нестационарных нутаций ЯМР предлагаемым способом позволяет измерять времена спин-спиновой и спин-решеточной релаксации ядерной намагниченности в поле Н. и получать с помощью Фурьепреобразования спектр ЯМР в этом поле. Для наблюдения сигналов Эхо или Индукции модуляцию амплитуды или частоты высокочастотного магнитного поля осуществляют в виде импульсов, и размыкая ключ 7 по заданной программе. При этом сигнал на приемной катушке регистрируют в отсутствие модуляции.Наблюдение сигналов Эхо и Индукции предлагаемым способом позволяет измерять времена спин-спиновой и спин-решеточной релаксации ядерной намагниченности в поле . Формула изобретения Способ наблюдения ядерного магнит ного резонанса по авт. св. № 600430, отличающий ся тем, что, с целью уменьшения искажения регистрируемого сигнала, а также повшыения чувствительности и разрешающей способности, амплитуду или частоту высокочастотного магнитного поля модулируют с частотой, лежащей в обгтасти частот ядерного магнитного резонанса в эффективном магнитном поле. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 600430, кл. G 01 N 27/78, 1975 (прототип).

Нб

Похожие патенты SU817554A2

название год авторы номер документа
Способ наблюдения ядерного магнитного резонанса и спектрометр для его осуществления 1980
  • Мефед Анатолий Егорович
  • Калинин Михаил Иванович
  • Ацаркин Вадим Александрович
SU938114A1
Способ наблюдения ядерного магнитного резонанса 1975
  • Мефед Анатолий Егорович
  • Ацаркин Вадим Александрович
SU600430A1
Способ наблюдения ядерного магнитного резонанса 1977
  • Мефед А.Е.
SU644226A1
Способ измерения времени ядерной спин-решеточной релаксации 1982
  • Мефед Анатолий Егорович
SU1081499A1
Способ исследования электронно-ядерных взаимодействий и релаксационных характеристик ядерных спиновых систем 1979
  • Горлов А.Д.
  • Потапов А.П.
  • Шерстков Ю.А.
SU807783A1
Способ наблюдения ядерного резонанса 1980
  • Мефед Анатолий Егорович
SU898303A1
Устройство для определения биохимических изменений и физиологического состояния растительных объектов 1978
  • Бородин Петр Михайлович
  • Бочаров Михаил Михайлович
SU994968A1
J-СПЕКТРОСКОПИЯ В СТВОЛЕ СКВАЖИНЫ 2003
  • Шпайер Петер
RU2350985C2
Устройство возбуждения сигналов ядерного магнитного резонанса в слабом магнитном поле 1985
  • Аксельрод Самуил Михайлович
  • Даневич Владимир Исаевич
  • Иоф Владимир Маркович
  • Фарзане Эльдар Надирович
SU1293595A1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕШЕТОЧНОГО И ПРИМЕСНОГО ВКЛАДОВ В ЯДЕРНУЮ СПИН-РЕШЕТОЧНУЮ РЕЛАКСАЦИЮ МЕТОДОМ ЯМР 1992
  • Мавлоназаров Имом Останкулович
  • Микушев Владимир Михайлович
  • Чарная Елена Владимировна
RU2024855C1

Иллюстрации к изобретению SU 817 554 A2

Реферат патента 1981 года Способ наблюдения ядерного магнит-НОгО РЕзОНАНСА

Формула изобретения SU 817 554 A2

SU 817 554 A2

Авторы

Мефед Анатолий Егорович

Ацаркин Вадим Александрович

Даты

1981-03-30Публикация

1976-11-30Подача