Малогабаритная магнитная система с датчиком спектрометра ямр

 

МАЛОГАБАРИТНАЯ МАГНИТНАЯ СИСТЕМА С ДАТЧИКОМ СПЕКТРСЖЕТРА ЯМР, содержащая полюсные наконечники с торцовыми поверхностями и расположенным между ними датчиком,состоящим из катушки с образцом, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения чувствительности спектрометра ЯМР за счет увеличения добротности высокочастотной катушки датчика, торцовые поверхности полюсных наконечников покрывают слоем серебра толщиной, соответствующей максимальной величине добротности. t

ССЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 3(51) G 01 N 24 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHO5hY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3587960/18-25 (22} 16.02. 83 (46) 23 .06 .84 . Бюл . М 23 (72) A.Ã.Ëóíäèí и В.Г.Песегов (71) Сибирский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт (53) 5)8.69.083.2(088 ° 8) (56) 1. Техническое описание РЭМ-10, Минск, 1979, с. 8.

2. Проспект фирмы Брукер, Minispec 20, 1980, с. 3 (прототип), (54) (57) NAJIOIAÁÀÐÈÒHAß МАГНИТНАЯ

СИСТЕМА С ДАТЧИКОМ CIIEKTPOMETPA ЯМР, содержащая полюсные наконечники с торцовыми поверхностями и расположенным между ними датчиком, состоящим из катушки с образцом, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения чувствительности спектрометра ЯМР за счет увеличения добротности высокочастотной катушки датчика, торцовые поверхности полюсных наконечников покрывают слоем серебра толщиной, соответствующей максимальной величине добротности.

1099262

Изобретение относится к спектроскопии ядерного магнИтного резонанса, преимущественно к магнитным системам с датчиком малогабаритных спектрометров ЯИР, Известен спектрометр ЭПР РЭИ-10, в котором используется Магнитная система, в которой полюсные наконечники являются частью высокочастотного резонатора, входящего в волноводный тракт спектрометрау СВЧ-резонаторы, »О как к весь вояноводный тракт, в любых радиоэлектронных устройствах покрываются слоем серебра fl) . Известна малогабаритная магнитная система с датчиком спектрометра ЯИР, 5 включаахцая полюоные наконечники с торцовыми поверхностями и расположенным между ними датчиком, состоящим из катушки с образцом f2) °

Однако в известкой магнитной сис- ® теме выбирается малый зазор между полюсами постоянного магнита, что необходимо для получения высокой индукции и однородности магнитного по-, ля s зазоре. Поэтому высокочастотная катушка близко расположена к торцовой поверхности полюсных наконечников, что приводит к значительному снижению ее добротности Q за счет вихревых токов, а следовательно, и чувствительности апектрометра ЯИР, пос- З© кольку отнесение сигнал/шум пропорционально добротнОсти катушки.

Целью изобретения являешься повышение чувствительности малогабаритных спектрометров ЯИР за счет повышения 35 добротности высокочастотной. катушки коктура датчика сигналов ЯМР. Поставленная цель достигается тем, что в малогабаритной магнитной системе с датчиком спектрометра ЯИР, вклю-щ чающей полюсные наконечникк с торцовы№я поверхностямн и расположенным между ними,: датчиком, состоящим из катушки с образцом, торцовые поверхности полюсных наконечников покрывают слоем серебра толщиной, со» ответствующей максимальной величине добротности. Иа чертеже изображена предложенная малогабаритная магнитная система с датчиком спектрометра ЯИР.

Устройство включает полюсные наконечники 1, датчик, состоящий иэ катушки 2 с образцом 3, конденсатора 4, а также слой серебра 5, нанесенный на торцовые поверхности полюс. 5 ных наконечников 1.

Устройство. работает следующим образом;

Для работы используется катушка, состоящая кэ 20 витков медной прово- 60 локи с добротностью в воздухе, при частоте f 20 ИГц Qg 110, Катушка

2 помещается между полюсными наконеч. никами 1, покрытыми слоем серебра 5 толщиной 30 мкм. 65

Измеренная с помощью измерителя добротности Е - 4-7 добротность катушки 0 = 102.

Для получения сравнительных данных параллельно проводится определение добротности этой же катушки 2, расположенной между стальными полюсными наконечниками 1 без покрытия серебром. В этом случае добротность катушки 2Q =43. Таким образом, доброткость катушки 2 между полюсными наконечниками 1, покрытымн слоем серебра 5, значительно выше, чем между стальными полюсиыми наконечниками 1 без покрытия.

Для теоретического объяснения наблюдаемого эффекта проведены следующие расчеты.

Добротность катушки, находящейся между полюсными наконечниками магнита, определяется по формуле

0 = --- —-Ro +

ЯЬ 2№ЙЬ

О g Π— 1,6 Ом, Вносимое полюсными наконечниками в эквивалентную схему катушки индуктквности активное сопротивление, с учетом поверхностного эффекта

4R = -----(---")

ЗН № D» 4

268 d где б — удельная электропроводность поверхностного слоя наконеч киновед — эквивалентная глубина проникновения электромагнитного слоя в наконечнике1

d - величина зазора между полюсными наконечниками магнита.

Прн зазоре d = 14 мм глубина про никновения электромагнитного поля для стали 3 = 2,1 10 м, для сереб-6 где сд - циклическая частота;

Ь вЂ” индуктивность катушкн1

Ro" активное сопротивление катушки вне зазора;

aR - добавочное сопротивление, вносимое полюсными наконечниками.

Добротность катушки вне зазора магнита обычно имеет величину примерно

9 100.

Пусть число витков катушки и = 20, диаметр катушки D„ = 7 мм, длина ка-: тушки 0= 12.

В этом случае индуктивность катушки Ь RN D„= 1,26 мкГн, где R =

f (П--) = 0,0045.

Ia

Следовательно, активное сопротивление катушки на рабочей частоте спектрометра f № 20 МГц равно

1099262

Составитель В .Крутских

Редактор П.Коссей Техред g. Дегеэа Корректор А.Зимокосов

Заказ .4365/37 . . Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

««\

Филиал ППП Патент, г. ужгОрод, ул. Проектная, 4 б ра 8< а 2,7 .10 м добавочное сопротив- ление, вносимое поверхностным слоем из стали ЬВ = 4,7 Ом, поверхност» ным слоем серебра 4R< = 0,12 Ом.

Добротность катушки в первом случае принимает значение 0 - 25, во. втором {) = 94.

Таким образом, отношение сигнал/шум и, следовательно, чувствительность спектрометра

ЯМР в этом случае возрастают в 3-4 раза.

Использование изобретения позволяет избежать EtpBMeHBHHR дорогостоящей радиоэлектронной аппаратуры и сократить время, необходимое для исследования образцов.