Датчик ямр широкодиапазонного автоматического магнитометра

 

Сущность изобретения: датчик ЯМР магнитометра содержит ампулу 1 с рабочим веществом , представляющим собой водный раствор смеси LiCIO/i и СзСЮз на поверхности которой нанесена секционная катушка 2 индуктивности. Регистрацию сигнала ЯМР в зависимости от величины измеряемого магнитного поля осуществляют на одном из типов ядер: Н1, Kir, Cs133, Cl35. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 33/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ сс с" (21) 4740751/21 (22) 11.07.89 (46) 30.05.92. Бюл. N 20 (71) Ленинградский технологический институт им. Ленсовета (72) А. И,Жерновой, В.К.Волков, В.Н.Ефимов, В,А.Чирухин и Л.М.Шаршина (53) 621.317.44 (088,8) (56) Федотов М.А. Ядерный магнитный резонанс в растворах неорганических веществ.

Новосибирск: Наука, 1986, с. 92.

ПТЭ, 1973, N-5,,с. 170-172.

„„SU „„1737386A1 (54) ДАТЧИК ЯМР ШИРОКОДИАПАЗОННОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО МАГНИТОМЕТРА (57) Сущность изобретения: датчик ЯМР магнитометра содержит ампулу 1 с рабочим веществом, представляющим собой водный раствор смеси LiCIG4 и CsCI04 на поверхности которой нанесена секционная катушка 2 индуктивности. Регистрациюсигнала ЯМР в зависимости от величины измеряемого магнитного поля осуществляют на одном из типов ядер: Н", Ki, Cs, CI35. 1 ил.

4 (л) (л) (00

1737386 ка (2) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в метрологии, приборостроении, машиностроении.

Цель изобретения — расширение диапазона измерений и повышение чувствительности.

На чертеже представлена схема датчи-, Датчик содержит ампулу ЯМ Р с рабочим веществом, двухсекционную катушку 2 индуктивности.

Датчик во взаимодействии с магнитометром работает следующим образом.

В предложенном датчике рабочее вещество содержит сразу четыре типа резонирующих ядер, гиромагнитные отношения которых отличаются на порядок, что позволяет на порядок сократить диапазон частот генерации. Ядра подобраны так, что позволяют разбить весь диапазон измеряемых значений магнитной индукции на 4 поддиапазона.

Регистрацию сигнала ЯМР в зависимости от величины магнитного поля осу7ществляют на одном из типов ядер; Н, Li, Cs

С !35.

Применение нескольких типов резонирующих ядер в датчике приводит к снижению чувствительности, так как объемная концентрация резонирующих ядер данного типа в растворе меньше, чем в чистом веществе. Чтобы свести к минимуму потери по чувствительности такого датчика, необходимо произвести тщательный отбор резонирующих типов ядер, чувствительно ть iio которым была бы оптимальной, а генерацию проводить в достаточно широком диапазоне.

При выборе типа ядер для регистрации сигнала ЯМР в магни1омегре учитывают следующие соотношения

Отношение напряжения Сигнала Vs к напряжению шума V> зависи- г ьромагНИТНОГО ОТНОШЕНИЯ ЯДРа У И МаГ",ИтЧС. .1 ИНдукции измеряемого поля В s С ),5/г з/z (1) /и где С вЂ” коэффициент.

При заданном диапазоне генерации hf диапазон измеряемых значений магнитной индукции Л В сокращается с ростом у согласно соотношению лв — 2

У

Амплитуда сигнала ЯМР зависит также от величины времени ядерной релаксации

Т1 и Tz. С уменьшением Тг растет ширина линии сигнала ЯМР, а его амплитуда падает.

В ядрах со спином 1 основной вклад в скорость магнитной релаксации дает квадрупольное взаимодействие. Как правило, сигналы ЯМР таких ядер представляет собой широкую линию (короткие времена релаксации), что существенно снижает чувствительность на этих ядрах. Поэтому в магнитометре желательно производить регистрацию сигнала на ядрах со спином 1/2, либо подбирать для квадрупольных ядер такие химические соединения, в которых вклад квадрупольной релаксации является минимальным.

B выбранных атомах Н, Li, Cs ядра имеют спин 1/2, а атомы С! входят в соединение CI04, в котором они имеют достаточно высокие времена релаксации Т1 (Тг) =

=0,27 с в водном растворе.

Использование трехсекционной катушки индуктивности на да-,чике ЯМР с количеством витков в первой с=.кции 12 витков, во второй — 36 витков, в третьей — 24 витка позволило добиться устойчивой генерации автогенератора в диапазоне 1-20 мГц, а измерение магнитного поля осуществить: на ядрах Н в диапазоне 0,023-0,47 Тл; íà яд1зоах

Li в диапазоне 0,47-1,2 Тл; на ядрах Cs з

1,2-3,6 Тл; на ядрах CI — B диапазоне 3,635

4,8 Тл.

Соотношение концентрации iCI04 и

CsCI04 выбрано так, чтобы чувствительности по ядрам Н, Li u Cs на нижних пре1 7 133 делах в своих поддиапазонах были одинаковыми.

Рабочая жидкость датчика составлена из расчета; на 1 л дистиллированной воды приходится 136 г LIÑ104 и 425 г CsCI04.

Чувствител! ность предложенного датчика ссс-.ààëëåò 0,6 3т чувствительности датчика, использующего вместо предложенного рабочего вещества, чистой воды. При этом диапазон измеряемых значений магнитной индукции составляет

0,023-4,8 Тл.

Применение предложенного датчика в магнитометре ЯМР позволяет полностью автоматизировать процесс измерения магнитной индукции, исключив замену нескольких датчиков для работы в различных диапазонах одним и расширить диапазон его измерений.

Формула изобретения

Датчик ЯМР широкодиапазонного автоматического магнитометра, содержащий ампулус раствором смеси нескольких типов резонирующих ядер, на поверхности которой намотана катушка индуктивности, являющаяся частью резонансного контура автогенератора, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измере1737386

15

25

35

50

Составитель О. Раевская

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор T. Малец

Редактор М. Келемеш

Заказ 1889 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ний и повышения чувствительности. кэтуш- а в качестве рабочего вещества использован ка индуктивности выполнена секционной, водный раствор смеси LICIO4 и CsCIO4.