Импульсный спектрометр ядерного квадрупольного резонанса

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (М 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

Н Д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4025789/31-25 (22) 13.01,86 (46) 23.06.87. Бюл. У 23 (71) Дрогобычский государственный педагогический институт им. И.Я.Фран.ко (72) P.В.Магера, P.È.Ïðîöü, И.С.Панькив и Я.И.Кричковский (53) 539.143.43(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР к- 928209, кл. С 01 N 24/08, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N 1048383, кл. С 01 И 24/08, 1983. (54) ИМПУЛЬСНЫЙ СПЕКТРОМЕТР ЯДЕРНОГО

КВАДРУПОЛЬНОГО РЕЗОНАНСА

;(57) Изобретение относится к радиоспектроскопии и может быть использовано для поиска, наблюдения и исследования сигналов ядерного квадруполь.ного резонанса и .при изучении физикохимических свойств вещества. Целью изобретения является упрощение перестройки индуктора в широком диапазоне частот. Поставленная цель достигается тем, что дополнительно введена цепь перестройки резонансной частоты индуктора спектрометра, включающая блок грубой настройки управляемого генератора, блок подстройки индуктора и усилитель импульсов высокой частоты с. введением соответствую)цих дополнительных связей между блоками. В момент .включения питания на блок грубой настройки подается линейно возрастающее напряжение, изменяющее рабочую частоту управляемого генератора до появления рабочего сигнала. После появления рабочего сигнала включается система фазовой автоподстройки частоты, с помощью которой осуществляется стабилизация частоты по спектру ядерного квадрупольного резонанса. 1 ил.

1318876

f0

20

Изобретение относится к радыоспектроскопии и может быть использовано для лоска, наблюдения и иссле- дования сигналов ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР) при изучении физико-химических свойств вещества.

Цель изобретения — упрощение эксплуатации устройства.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого спектрометра.

Спектрометр содержит блок 1 грубой настройки, управляемый генератор 2, первый управляемый ключ 3, импульсный программный блок 4, усилитель 5 импульсов высокой частоты, индуктор 6, первый фазовый детектор 7, блок 8 подстройки индуктора, усилитель 9 вы-. сокой частоты. гетеродин 10, блок 11 автоматической подстройки частоты гетеродина, смеситель 12, усилитель 13 промежуточной частоты, детектор 14, видеоусилитель . 15, блок 16 регистрации, усилительограничитель 17, второй фазовый детектор 18, второй управляемый ключ

19, фильтр 20 нижних частот и частотомер 21.

Спектрометр работает следующим образом. При включении питания на выходе блока 1 грубой настройки появляется плавно изменяющееся от минимального значения к максимальному напряжение.

Величина этого напряжения и скорость. его изменения определяются в блоке

1 грубой настройки выбором нужного диапазона работы спектрометра. Воздействуя на один из входов управляемого генератора (УГ) 2, это напряжение плавно изменяет частоту его выходных колебаний, которые поступают на один из входов второго управляемого ключа 19. По другому входу на второй управляемый ключ 19 поступают,импульсы с импульсного программного блока (ИПБ) 4. При этом на выходе второго управляемого ключа 19 получают радиоимпульсы с частотой заполнения, равной частоте выходных колебаний УГ 2, которые с помощью усилителя 5 импульсов высокой частоты (УИВЧ) усиливают до необходимой величины и подают на индуктор 6 для возбуждения спиновой системы исследуемого вещества, помещенного в индукторе 6. Высокочастотные колебания

2 с выхода УИВЧ 5 поступают также на один из входов второго фазового детектора 18, на другой вход которого подаются радиоимпульсы, снимаемые с индуктора 6.

Блок 8 подстройки индуктора в случае электромеханической подстройки представляет собой воздушный конденсатор переменной емкости, ротор которого приводится во вращение малоинерционным электродвигателем, а в случае электронной подстройки — варикап со схемой питания, и вместе с индуктором 6 образуют параллельный колебательный контур с собственной резонансной частотой..Если резонансная частота этого контура не будет равна частоте заполнения радиоимпульсов, поступающих с УИВЧ 5, то фаза высокочастотных колебаний, поступающих с индуктора 6 на второй фазовый детектор 18, будет отличаться от фазы колебаний, поступающих на

25,его другой вход с УИВЧ 5. Такое по ведение колебательного контура определяется его фазо-частотной характеристикой. Поэтому на выходе второго фазового детектора 18 будет иметь ме. сто постоянное напряжение, величина которого определяется разностью фаз высокочастотных колебаний, поступающих на его входы. Воздействуя на блок 8 подстройки индуктора, это напряжение изменяет собственную резонансную частоту колебательного контура к частоте заполнения радиоимпульсов возбуждения с УИВЧ 5, в свою . очередь, равную частоте выходных ко40 лебаний УГ 2.

Таким образом осуществляется оптимальная сопряженная с изменением . частоты колебаний УГ 2 настройка индуктора в любом частотном диапазоне

45 работы спектрометра. Частота выходных колебаний УГ 2 под воздействием приложенного с блока 1 грубой настройки напряжения изменяется до появления на выходе индуктора 6 сигналов ЯКР, которые усиливают с помощью усилителя высокой частоты (УВЧ) 9 и подают на вход приемника супергетеродинного ти.па, содержащего гетеродин 10, блок

11 автоматической подстройки частоты . гетеродина (АПЧГ), смеситель 12, усилитель 13 промежуточной частоты (УПЧ), детектор 14 и видеоусилитель 15.

Управляющими сигналами для блока

АПЧГ 11 служат радиочастотные импуль1318876 4 сы, поступающие на его вход по одному из выходов УИВЧ 5. Сигналы ЯКР с выхода УВЧ 9 подают на вход смесителя 12, где с помощью гетеродина 10 преобразуют в сигналы промежуточной частоты, усиливают их УПЧ 13, детектируют на детекторе 14 и с выхода видеоусилителя 15 подают на бпок 16 регистрации; Кроме того, усиленные на УВЧ 9 сигналы ЯКР подают на коль- 10 цо системы фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ), состоящей из усилителя-ограничителя 17, первого фазового детектора 7, первого управляемого ключа 3, фильтра 20 нижних 15 частот и УГ 2. Преобразованные на усилителе †ограничите 17 сигналы

ЯКР воздействуют .на один из входов первого фазового детектора 7. На другой вход через последовательно соеди-20 ненные первый управляемый ключ 3 и фильтр 20 нижних частот подается напряжение УГ 2, изменяющаяся величина которого определяется разницей фаз входных напряжений первого фазового детектора 18, Таким образом, с появлением сигналов ЯКР начинается процесс захвата частоты ЯКРсистемой ФАПЧ,который характеризуется определенной величиной напряжения на выходах первого фазо вого детектора 18. При этом по дру гому выходу первого фазового детек.тора 18 прекращается изменение напряжений на выходе блока 1 грубой 35 настройки, а изменение частоты колебаний УГ 2 определяется лишь кольцом ФАПЧ. ИПБ 4 управляет работой первого управляемого ключа 19 таким образом, что последний открывается 40 только на время действия сигналов

ЯКР . При окончании процесса захвата частота выходных колебаний УГ 2 остается постоянной, равной частоте сигналов ЯКР, и изменяется с помощью 45 частотомера 21.

Формула и з обретения

Импульсный спектрометр ядерного квадрупольного резонанса, содержащий последовательно соединенные ин= дуктор, усилитель высокой частоты, смеситель, усилитель промежуточной частоты, детектор, видеоусилитель и блок регистрации, встречно-последовательно соединенные блок автоматиче- ° ской подстройки частоты гетеродина и гетеродин, при этом второй выход гетеродина подключен к второму входу смесителя, последовательно соединенные усилитель-ограничитель, первый фазовый детектор, первый управляемый ключ, фильтр нижних частот, управляемый генератор и частотомер,при этом второй выход управляемого генератора подключен к второму входу первого фазового детектора, а вход усилителя-ограничителя соединен с вторым выходом усилителя высокой частоты,а также импульсный программный блок, второй управляемый ключ и второй фазовый детектор, при этом первый выход. импульсного программного блока подключен к входу второго управляемого ключа, а второй — к второму входу первого управляемого ключа, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения эксплуатации устройства, в него дополнительно введены усилитель..импульсов высокой частоты, блок подстройки индуктора и блок грубой настройки, причем вход усилителя импульсов высокой частоты соединен с выходом второго управляемого ключа, а выходы — соответственно, с вторым входом блока автоматической подстройКи частоты гетеродина,входом.индуктора и первым входом второго фазового детектора, второй вход которого подключен к выходу индуктора, а выход через блок подстройки ин" дуктора — к второму входу индуктора, третий выход управляемого генератора соединен с вторым входом второго управляемого ключа, а второй выход первого фазового детектора через блок грубой настройки подключен к второму входу управляемого генератора.

1318876

Составитель В.Иайоршин

Редактор А.Шандор Техред А.Кравчук Корректор Г.Решетник

° .

Заказ 2502/36

Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, K-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4