Устройство подавления спин-спинового взаимодействия в радиоспектрометрах ядерного магнитного резонанса

 

ВСЕ<..010 I:À11 1. . . "з /." 3 б. "О .вна Г4Ь

r»>473090

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.11.72 (21) 1844226, 26-25 (51) М. Кл. G 01п 27I78 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 05.06.75. Бюллетень М 21

Дата опубликования описания 28.04.76 (53) УД К 539.135 (088.8) (72) Автор ы изобретен!ия

Ю. В. Белов, Ю. Л. Клейман и Н. В. Морковин (71) Заявитель

Специальное конструкторское бюро аналитического приборостроения АН СССР (54) УСТРОЙСТВО ПОДАВЛЕНИЯ СПИН-СПИНОВОГО

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В РАДИОСПЕКТРОМЕТРАХ

ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА

Изобретение относится к области радиоспектроскопии ядерного магнитного peso!!aIIса (ЯМР).

Совремснныс спектрометры ЯМР содержат устройство двойного резонанса, позволяющее путем воздействия сильного возмущающего поля па систему ядерных спинов подавить спин-спиновое взаимодействие в этой системе. В результате упрощаются спектры ЯМР и повышается соотноше;ше сигнал, шум.

Спиновые системы, образованные нссколькими нсэквивалентнымп я:1рамп, могут пмсть широкий спектр ЯМР. В этом случае эффективное подавление спин-сппнового взаимодействия возможно при распрс,e;ie»IIII мощности в диапазоне частот посредством шумовой модуляции возмущающего поля.

Известно устройство подавления спгп1спинового взаимодействия радиоспектрометра высокого разрешения, содержащее генератор импульсов, передающие катушки, усилптсль мощности, задающий генератор, модулятор, регистр сдвига и логические элементы цепей обратной связи. При работе спектрометра

ЯМР возмущающее поле в режиме двойного резонанса создается передающими катушками, на которые подается напряжение через широкополосный фазовый модулятор и усилитель мощности от задающего генср ать а.

Частота задающего генератора устанавливается в области резонанса 130çìóii;ë0. .iblx

На $23013bII. I!0.1; l5ITOp пост; i! I! T зислучайпая последовательность пмпу IbcoB, рормпруемая рсг1!строе! сдвиг<1, охва !Сн:!ым цспямн Обратной св51зп, В IioTopl:!c . 3x0,, 3ßT

ЛО! ИЧЕСК!!Е ЭЛЕ !С!!Т1 1, IIPO,Illil3!l!1ЧЕ!1:!ЫС !ЛЯ смещения состояний различных ячеек и управления состоя1п1сз! первой я 3сйкп пр3! .:ОзДсйстВпп I IPPI! О 111ч!.с .Ilх тактов! Ix 1! м11 с,! bcoll

От гепср ото;. 1а 1!ми,!ьсОВ. Ш II»!I!1:1 с1; ". p;l

Возмущающего поля опре;1слястся час !! го!! следования тактовых импульсов и может быть вь|брана опп1маль !ой Hp.l каждом эксI;ериментс дво II!OIO pe.;o!Ia!Ic;I.

Недостатком известного устройства является лппейчатый спектр ..!ощпосп1, которым обладает псевдослучайп;!я !;Ос ., 10ВВтсльность импульсов. Чтобы обсспс -;: ь м,— лые интервалы мсжд c!lcктраль:;ы ..! сoставляющпми, необходимо получ! гь досTаточно длинную посс!сдо13атслы ость, гак как расстояние между соседними составл!!!

473090

l0

l5

: 10

: 10

: 10

65 этого устройства и контроль правильности его работы сложны.

Цель изобретения — получение в широком диапазоне резонансных частот ядер возмущающего поля, обладающего более равномерной спектральной плотностью, повышение эффективности работы устройства подавления спин-спинового взаимодействия и уп рощение использования этого устройства в радиоспектрометре.

Эта цель достигается применением в устройстве подавления спин-спинового взаимодействия блока опорных частот, соединенного с несколькими последовательно включенными смесителями и делителями частоты заторможенного типа, преобразователя частоты и связывающего блок опорных частот, смесители и преобразователь частоты электронного переключателя, на который для получения шумовой фазовой модуляции выходных напряжений делителей и преобразователя частоты подается периодическая последовательность коротких запирающих импульсов.

В устройстве формируются высокочастотные импульсы, фаза несущей составляющей которых изменяется от импульса к импульсу.

Используются свойства функциональных узлов, входящих в его состав: смесители и делители частоты, работающие совместно с блоком опорных частот, преобразователем частоты н электронным переключателем, обеспечивают прямой синтез частоты выходного напряжения. Частота выходного напряжения приводится в соответствие с резонансными частотами возмущаемых ядер заданием состояния электронного переключателя. От генератора импульсов на электронный переключатель подаются запирающие импульсы длительностью несколько микросекунд, после окончания каждого импульса вновь восстанавливается состояние замкнутых ключей; фаза выходных напряжений каждого делителя и преобразователя частоты устанавливается в одно из возможных фазовых состояний.

На чертеже показана блок-схема предложенного устройства подавления спин-спинового взаимодействия в радиоспектрометрах

ЯМР, содержащая генератор импульсов 1, передающие катушки 2, усилитель мощности

8, блок опорных частот 4, смесители частоты

5 — 10, делители частоты заторможенного типа 11, 12, 18, п реобразователь частоты 14, электронный переключатель 15, смесители и делители частоты 16.

Возмущающее поле в объеме исследуемого образца при двойном резонансе создается передающими катушками 2, на которые поступает от усилителя мощности 8 напряжение, фаза которого модулирована шумом, а несущая частота принадлежит к области резонанса возмущаемых ядер. Для получения этого напряжения блок опорных частот 4 соеднне.. со смесителями. частоты 5, 6, 7 и электропп.:м псреключателем 15. Смссптели

8, 9, 10 соединены соответственно со смесителями 5, 6, 7 и делителями частоты 11, 12, 18. Преобразователь частоты 14 связан с электронным переключателем 15, делителем частоты 18, а выход его подключен к усилителю мощности 8.

В устройстве используется декадный принцип синтеза частоты: для обеспечения необходимой дискретности установки частоты в устройстве включены последовательно несколько смесителей и делителей частоты 16, обладающих такими же связями, как смесители,6, 9 и делитель частоты 10 (на фиг. 2 они показаны штриховой линией).

При работе устройства задается положение электронного переключения 15, который коммутирует сигналы высокой частоты, поступающие от блока опорных частот 4, на смесители 8, 9, !О. На выходе делителей образуются частоты:

fl = (f» + flo + foal)

fm2 (f» + fml + (и2)

f».й = (f » + 1п (й -!) + f »l ) Например, если fl — — 24 Мгц, flo = 3 Мгспс, f„l, = 3,0 —: 3,9 Мгц, то f„, — — 3,00 —:3,09 Мгц, f, g = 3,000 —:- 3,099 Мгц, f„,p = 3,00... 0 —: 3,09 ...9 Мгц. В преобразователе частоты 14 в результате нескольких арифметических действий со входными частотами образуется выходная частота, которая при заданном положении электронного переключателя устанавливается в резонансной области возмущаемых ядер.

От генератора импульсов 1 поступают периодические импульсы, запирающие открытый электронный ключ младшего разряда электронного переключателя 15. Напряжение на выходе делителя частоты заторможенного типа 11 исчезает при отсутствии входного сигнала. При замыкании электронного ключа после окончания импульса начинается нарастание сигнала; выходное напряжение устанавливается в фазе, соответствующей одному из десяти возможных фазовых состояний делителя частоты 11. Аналогичные явления происходят в последующих делителях частоты. В результате после каждого закрывающего импульса изменяется фаза выходного напряжения делителей частоты 11, 12, 18 и преобразователя частоты 14. Выходное напряжение образует сплошной спектр, ширина полосы которого определяется частотой повторения запирающих импульсов.

Предмет изобретения

Устройство подавления спин-спинового взаимодействия в радиоспектрометрах ядерного магнитного резонанса, содержащее генератор импульсов, источник опорного высокочастотного напряжения, передающие катушки и усилитель мощности, отличающсеся

473090

Составитель Ю. Константинов

1 орректор И. Симкина

Текред Т. Курилко

Редактор Т. Орловская

Заказ 234/453 Изд. № 814 Тираж 902

Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» тем, что, с целью повышения равномерности спектра возмущающего поля в диапазоне резонансных частот, оно снабжено подключенными параллельно к источнику опорного напряжения, последовательно соединенными смесителями, делителями и преобразователем частоты, электронным переключателем, подключенным к источнику опорного напряжения, генератору импульсов, смесителям и преобразователю частоты, при этом источник опорного напряжения выполнен в виде синтезатора частоты.