Устройство согласования датчика радиоспектрометра Советский патент 1981 года по МПК G01N24/08 

(54) УСТРОЙСТВО СОГЛАСОВАНИЯ ДАТЧИКА РАДИОСПЕКТРОМЕТРА

Изобретение относится к области ис:следования или анализа материалов с помощью ядерного магнитного резонанса и может найти применение в импульсной радиоспектрометрической аппаратуре ЯМР, ЯКР, ЭПР. Известны устройства согласования дат чика спектрометра, служагцие для уменьшения времени парализации усилительного тракта (мертвого времени) и повышения r-t-i чувствительности L1J Недостатками указанных устройств согласования датчика 5шляются низкая,эффективность демпфирования на уровнях сигнала близких к пороговой чувствительности усилителя {3-10 мкВ); использование дополнительных активных ко1лму±аторов, эквивалентные параметры которых уменьшают добротность контура датчика в режиме приема; сложность настройки в режимах приема и возбуждения. Указанные недостатки не позволяют реализовать оптимальную чувствительност и малое время переходных процессов. Наиболее близким к предложенному является устройство согласования датчика радиоспектрометра, содержащее выходной каскад генераторной системы с согласующим трансформатором, катушку датчика, цепь встречно-параллельных демпфирующих диодов, цепь встречно-параллельных диодов защиты предусилителя, емкостной делитель подключения датчика к генераторной системе, состоящей из двух последовательно включенных конденсаторов, индуктивность режекторного контура, конденсатор связи датчика со входом предусилителя, при этом один конец катушки датчика и цепи встречно-параллельных диодов защиты заземлены, а второй конец катушки датчика подключён к средней точке емкостного делителя подключения датчика и к одной пластине конденсатора связи датчика со входом предусилителя, вторая пластина конденсатора связи датчика со входом предусилителя подключена к цепи встречно-параллельных диодов защиты,, второй конец емкостного.депителя 3S подключения датчика соединен с цепью встречно-параллельных демпфирующих диодов Г23 . В данном устройстве использована схе ма с пассивными ключами. Нагрузкой выходного каскада генераторной системы служит ВЧ-трансформатор, вторичная обмотка которого через цепь встречно-параллельных диодов и емкостной делитель подключена к датчику, второй конец катушки датчика заземлен. К вторичной обмотке выходного трансформатора генераторной системы в точке подключения встречно-параллельных диодов включен отрезок кабеля длиной Я/4, ко второму концу которого относительно корпуса подключены встречно-параллельные диоды, запараллеленные .нагрузочным сопротивлением, равным 50 Ом. В режиме возбуждения все три цепи встречно-параллельных диодов замкнуты. Bxoniioe сопротивление Я/4 волнового кабеля велико, а катушка датчика имеет низкую добротность, обеспечивающую получение заданной формы радиоимпульсов. В режиме приема входное сопротивление разомкнутого и согласованного кабеля мало, поэтому вторичная обмотка выходного трансформатора оказывается заземленной, что уменьшает влияние шумов генераторной системы. Таким образом, шунтирующее влияние на низких уровнях демпфирования в известном устройстве играет /4 кабель, включенный на выходе генераторной системы. Эффективность работы устройства существенно зависит от электрических характеристик выбранного типа кабеля, который в режиме приема долхсен играть роль последовательного колебательного контура. Выбор того или иного типа кабе ля будет зависеть от выходных параметров генераторной системы. Кроме того, точность согласования сопряжена с трудностями, обусловлешлыми отсутствием элементов настройки ДУ4-кабеля, а при низких частотах ЯМР длина кабеля оказы вается чрезвычайно большой и его испол зование экономически невыгодно. Целью изобретения является повышени чувствительности спектрометра, сокрашекие мертвого времени, и упрощение на стройки за счет исключения демпфирующ го кабеля. Указанная цель достигается тем, что в устройство согласования датчика радио спектрометра, содержащее выходной каскад генераторной системы с согласующи трансформатором, катушку датчика, цепь встречно-параллельных демпфирующих диодов, цепь встречно-параллельных диодов защиты предусилителя, емкостной делитель подключения датчика к генераторной системе, состоялдей .из двух последовательно включенных конденсаторов, индуктивность режекторного контура, конденсатор связи датчика со входом предусилителя, при этом один Еывод катущки датчика и цепи встречно параллельных диодов защиты заземлены, а второй вывод катушки датчика подключен к средней точке емкостного делителя подключения датчика и к одной пластине конденсатора связи датчика со входом рредусилителя, вторая пластина конденсатора связи датчика со входом предусилителя подключена к цепи встречно-параллельных диодов защиты, второй вывод емкостного делителя подключения датчика соединен с цепью встречно-параллельных демпфирующих диодов, дополнительно введены емкостной делитель генераторной системы, встречно-параллельные диоды генераторной системы, шунтирующие эти диоды конденсатор и конденсатор обратной связи, при этом один вывод емкостного делителя генераторной системы подключен ко вторичной обмотке согласующего трансформатора, средняя точка емкостного делителя генераторной системы подключена ко второму выводу встречнопараллельных демпфирующих диодов, второй вывод выходной обмотки согласующего трансформатора подключен к одному выводу встречно-параллельных диодов генераторной системы, к одной пластине конденсатора обратной связи и к одной обкладке шунтирующего конденсатора, вторая пластина конденсатора обратной связи соединена с емкостным делителем подключения датчика и цепью встречнопараллельных демпфирующих диодов, второй вывод цепи встречно-параллельных диодов Генераторной системы и вторая пластина шунтирующего конденсатора заземлены. На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства. Схема содержит выходной каскад генераторной системы 1, катушку датчика 2, цепь встречно-параллельных демпфирующих диодов 3, цепь встречно-параллельных диодов 4 защиты предусилителя, емкостной делитель подключения датчика 5 к генераторной системе, индуктивность режекторного контура 6, конденсатор связи 7 датчика со входом предусилителя, согласующий трансформатор 8 генераторной системы; емкостной делитель 9 генераI торной системы, встречно-параллельные диоды 10 генераторной системы, конденсатор 11, конденсатор обратной связи 12 преду силитель 13. Устройство согласования работает сле дующим образом. В режиме формирования ВЧ-импульсов вс§ три пары встречно-параллельных дем фирующих диодов 3, защиты 4 генераторной системы 10 находятся в проводящем состоянии. Емкость шунтирующего конден сатора 11 закорочена и влияние на цепь нейтрализации не оказывает. В режиме приема все цепи встречно-параллельных диодов заперты. Один конец катушки согласующего трансформатора 8 оказывается отключен от корпуса Связь между датчиком и генератором через емкости депи встречно-параллельных демпфирующих диодов 3 минимальна. Эквивалентная схема устройства согласования в режиме приема представляет трехконтурную систему. При малой емкости конденсатора связи 7 режим приема настраивается индуктивностью режекторного контура 6. Выбором емкости конденсаторной обратной связи 12 противофазное напряжение, снимаемое с индуктивности согласующего трансформатора, уменьшается до минимума в точке подключения емкостного де лителя подключения датчика 5 к генераторной системе, конденсатора обратной связи 12 и цепи встречно-параллельных демпфирующих диодов 3. Таким образом, компенсационная схема позволяет исключить влияние звона низкого уровня и шумовое напряжение генераторной системы и тем самым повысить эффективность работы радиоспектрометра. В отличие от известного демпфера компепсацио1шая схема может работать в более высоком диапазоне частот и прос та в настройке. Предлагаемое устройство согласования может быть использовано в любом импульсном ЯМР спектрометре, работающем как в когерентном, так и некогерентном режимах, а также в ЯКР.и ЭПР - импульсной технике. Положительным эффектом изобретения является возможность достижения более высокой чувствительности благодаря компенсации шумового напряжения, уменьшения зоны нечувствительности усилительного тракта и простой настройки схемы согласования, что особенно важно на частотах ЯМР до 10 мГц, где требуется большая длина демпфирующего кабеля. 89 5 Формула изобретения Устройство согласования датчика радиоспектрометра, содержащее выходной каскад генераторной системы с согласующим трансформатором, катушку датчика, цепь встречно-параллельных демпфирующих диодов, цепь встречно-параллельных диодов защиты предусилителя, емкостной делитель подключения датчика к генераторной системе, состоящей из двух последовательно включенных конденсаторов, индуктивность режекторного контура, конденсатор связи датчика со входом предусилителя, при этом один вывод катущки датчика и цепи встречно-параллельных диодов защиты заземлены, а второй вывод катушки датчика подключен к средней точке емкостного делителя подключения датчика и к одной пластине Донденсатора связи датчика со ш:одом предусилителя, вторая пластина конденсатора связи датчика со входом предусилителя подключена к цепи встречно-параллельных диодов защиты, второй вывод емкостного делителя подключения датчика соединен с цепью встречно-параллельных демпфирующих шюдов, отличающееся TeMt что, с целью повышения чувствительнЪс ГЦ, сокращения времени,переходных процессов и упрощения настрожи, в устройство дополнительно введены емкостной делитель генераторной системы, встречно-параллельные диоды генераторной cTicreмы,щунтирующий эти диоды конденсатор, и конденсатор обратной связи, при этом один вывод емкостного делителя генераторной систе2у1Ы подключен ко втортиной обмоткб согласующего трансформатора, средняя точка емкостного делителя генераторной системы подключена ко второму выводу встречно-параллелы-гых демпфирующих диодов, второй вывод выходной обмотки согласующего трансформатора подключен к одному выводу встречно-параллельных диодов генератсфной системы, к одной пластине конденсатора обратной связи и , к одной обкладке шунтирующего конденсатора, вторая пластина конденсатора Обратной связи соединена с емкостным делителем подключения датчика и цепью встречно-параллельных демпфирующих диодов, второй вывод цепи встречно-параллельных диодов генераторной системы и вторая пластина шунтирующего конденсатора заземлены. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Кисмен К. К., Арметронг Р. Л. Схема Связи и демпфер однокатушечного дат 8901S58

чнка ЯМВ.шектрометра. - Приборы для н -шечных импульсных ЯМР-спектрометров.

учш«исслвдоза1ШйМ974.№2.с.125-129 Приборы для научных исследошний-;

шение времени восстановления однока- -Щ