Устройство для получения и фазового детектирования сигналов магнитного резонанса

 

О П И С А Н И Е ii вввват

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДИИДЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.04.76 (21) 2351169/25 (5!) M. Кл.

G 01 и 27/78 с присоединением заявки №

Государственный комнтет

Совета Мнннстрав СССР

flD делам нзооретеннй и открытнй (23) Приоритет (43) Опубликовано 25,Q8,77Бюллетень № 31 (53) Удк 539.143

43, (088,ф) (4R) Дата опубликования описания 21.09.77 (72) Авторы изобретения

A С. Ажеганов и Ю,<И, Манжура

Пермский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. А; М, Горького и Пермский политехнический институт (71) Заявител и (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ И ФАЗОВОГО

ДЕТЕКТИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА

Изобретение относится к .радйоспектроскь, пии, может быть использовано,<для . поиска и регистрации сигналов ядерного йв»гнитного резонанса (ЯМР) или ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР) импульсными коГврен 5 тными способами, а также дпя реалйзаций фазовых способов спинового эха (когда фазы радиочастотного заполнения возбуждаю- щих радиоимпульсов должны быть сдвинуты на определенный фиксированный угол). I0

В отличие от ЯМР, когда частота резо<нанса ядер определяется внешним магнитным етолем в ЯКР уровни энергии ядер воэникаеот в результате взаимодействия ядерного квадрупольного момента ядра и градиента 15 электрического поля окружающих ядро алек1гронов, поэтому при получении сигналоь. ре-.

<зонанса возникает необходимость перестройки рабочей частоты спектрометра в достаточно больш ом ди апазо не, . 20

Известно устройство для получения и де. пектирования сиги; лов маг резонанса, в котором синхронная перестройка частоты передатчика и .приемник» осупи<ствляется при ломании слелыяей системы (3.) . Одна- 25 ко это устройство при поиске неизвестных спектров требует подстройки приемника и сохранения сдвига фаз,, Наиоопее близким к предложенному по технической сущности является устройство ,для получения фазового детектирования стп ,палов магнитного резонанса, содержащее диапазонный генератор фиксированной частоты, смеситель, усилитель мощности радиоимпуле . ь сов, программирующий блок, ключи формирования и,фазоврашатель возбущдающих радиоимпульсов по фиксированной частоте 12) Однако существенным недостатком его является невозможность сохранения постоянства фазового .сдвига между опорным напри»жением и напряжением сигнала при фазовом детектировании изменением рабочей частоты спек » трометра. В результате применение фазового детектирования при поиске неизвестныхспект ров теряет смысл, A зн; тит ухудшается чувствя» тельность, целыснзобретения является повышение чувствительно< .ти при поиске неизвестных спект ров.

Это достигается тем, что в прс.д1ожс.ппое устройство введе>цп ф !зовра1>!а7 ель- с!!те пк>в-, тор, нелинейный элеменг, широкоцо>!оспы!1 усппитель низкой частоть1, причем вход фазоиряшятеля-аттенюятора соединен с генератором фиксп 5 рованной частоты, а выход — со входом смс.— сителя, вход нелинейного элемента соед11нен с выходным контуром усилителя мспцности, а выход с выходным контуром усилителя мощности, а выход - со входом широкопоаосного усилителя низкой частоты.

На чертеже приведена блок-схема Itpennoженного устройства.,Оно содержит диапазонный (перестраиваемый по частоте) генератор

1, генератор 2 фиксированной частоты, смеснтель 3, усилитель 4 мощности радиоимпул1 сов, нелинейный элемент 5, широкополосный усилитель 6 низкой частоты, индикатор 7 сйг налов резонанса, программирующий блок 8, ключи 9 формирования возбуждающих ради! импульсов на фиксированной частоте, блок 10 вращения фазы (фазоврашатель) возбуждающих радиоимпульсов, фазовращатель-аттенюатор 11 детектирующего (опорного) напряжения. М

Высокочастотное заполнение радиоимпульсов для возбуждения ядерного резонанса получается от смешения частоты генераторов

1 и 2..Радиоимпульсы получают на фиксированной частоте с помощью блока программ ЗО

8 и ключей 9, Llanee они поступают в тракт формирования воз!>ужасающих. радиоимпульсов, который состоит из смесителя 3 и усилителя 4 мощности. Фазоврашатель 10 служит дпя создания определенного фазового сдвига между высокочастотным заполнением возбуж дающих радиоимпульсов, что необходимо при: реализации фазовых способов спинового эха.

Детектируюшее (опорное) напряжение для фа»зового детектирования получают также в ре-, и) зультате смешей11я частот от генераторов

1 и 2. Необходимый фазовый сдвиг между сигналом резонанса и детектируюшим сигналом создаетсг фазоврашателем 11. Для то» го, чтобы создать оптимальное соотношение 411 амплитуд сигнала, который возникает в 06разце, помещенном в катушку выходного контура усилителя 4 мощности и опорного напр жения при детектировании на нелинейном элементе 5, блок 11 должен выполнять также функции атте !Ottropa ° 1ИН )окополосный усили» . тель 6 служит для усиления продетектирован, ного сигналя ресн>панса на низкой частоте.

Для нс!бл1>>Iny÷åííîã0 сигнсц111 служит ипдикят>>р 7. Я

В Oi>1 .<";>Ill!0>. «ярпапте IlpH BOIIf)Oj>E EBIIO работяюп!Нх .! >. >.E>;>70рях 1 и 2 реализус.тся IEo герент !>Оll, !)!)Ф>у)>сдс!к)>1.!х илп!ульеoB по зап Ол 1!е и Г 10. J L t я с 0 >1!с> и и >! I > t i, 1 и ОЙ !с с>г с. 11» н т и Ос»

ТИ (ПО ЗНПО.".1!01:!.>! и П l) llМПу:!1 С!!" 1) В Ка !Ос Г"Я) ве диспназонпог0 генератора может бисfb прпменеп синтезатор частот. EI о задок ший rc.1l0 рат01) ис и Ользуlот IE n к в к ячество Ге не1)я то" ря 2 фиксированной чс!стоты, Tclx и для формированч1я импульсной программы, Перестройка выходного контура усилитеnEt MOlltHOCTEt 4 ItpH HBI>1F IICIEIIH IOC f t>TI. 3;tn> юшего генератора может быть осуществлена> например, с помощью автоматической следящей системы по максимуму высокочастотной мощности в контуре.

Фаза переходных сигналов магнитного резонанса (индукции НпН спинового эхя) полностью определяется фазами заполнения воз» буждак)ших радиоимпульсов. Фазовый сдвиг заполнения между радиоимпульсами в приведенной блок-схеме задается фазовым сдвигом на фиксированной частоте и не изменяется с изменением частоты диапазонного генератора 1. Другими словами фазовый сдвиг ра» диочастотного заполнения возбуждающих импульсов сохраняется при изменении частоты заполнения. Для того, чтобы при изменении частоты заполнения сохранить постоянство фазового сдвига между переходным сигналом и детектируюшим опорным напряжением (для обеспечения возможности оптимального фазового детектирования на разных резонансных частотах), достаточно обеспечить постоянство фазового сдвига между детектирук щим напряжением и заполнением возбужду щих радиоимпульсов. В предложенном устройстве это достигается путем введения напряжения фиксированной частоты по отдельному каналу, в котором предусмотрено возможность вращения фазы на требуемый для оптимального детектирования угол, в тракт формирования возбуждающих радиоимпульсов (блс>сг, 3 и 4), Для исключения какой-либэ подстройки приемника сигналов резонанса (блоки Й„6,71 фазокогерентное детектирование осуществляют непосредственно после усилитсля мошнос>ти на нелинейном элементе 5и основное усиление сигнала производится широкополосным усилителем 6 низкой частоты, Для сохранения всей мощности резонансного сигнала достаточно иметь полосу порядка 100 кгц.

Могут быть применень, и частотные приемники прямого усиления, поскольку относительный сдвиг фаз между опорным напряжением и напряжением сигналя при пх одновременном прохождении в приемном тракте остается без изм пения (частоты cп1.нала H

oItopHoI 0 напряжения Одипс!кОВ14 I, Пр1>ел!ш!к прямого усиления должен содержат>. Н>прок полоспый усилитель с шиосой пропуска>шя, сОотелетствуюпней диапазону попс!<1! си! ll у!а резонанс!1, к, вь1ходу кот!>рого Itl>!>t:.>«> И>п It!

;!ИНЕЙ>П>П! ЭЛЕ IE!HT, 569037

Составитель В, Филиппов

Редактор Е. Кравцова Техред А. демьянова

К оррекч rc П. Макаревич

Заказ 3283/36 Тираж 1 101 11одпис нее

Ш1ИИ11И Государственного комитета Совета М нпстрсаь: СС СР

llo делам изобретений и открыпий,1 13035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4 ".

Филиал 1Н111 "ll:тент, г, Ужгород, ул. 111 »окчн, я, 4

r>

Устройство позволяет проводить поиск неизвестных спектров без подстройки приемника, и прп фазовом детектировании сохраняет ся не ооходимый сдвиг фаз между сигналом

ЯИР и ЯКР и детектируюцшм (опорным) сиг налом, что обеспечивает оптимальное фазэвое детектирование на различных резонансг ных частотахе "

Ф ормула изобретения

Устройство для получения и фазового детектирования сигналов магнитного резонанса, содержашее диапазонный генератор, генератор фиксированной частоты, смеситель, усилитель мошности радиои шульсов,программируюший блок, ключи формирования и фазоврашатель возбуждаюших радиоимпульсов на фик сированной частоте, отличающийся тем, что, с целью. повышения чувствительности при поиске неизвестных спектров, в него введены фазоврашатель-аттенюатор, нелинейный элемент, широкополосный усилитель низкой частоты, причем вход фазоврашателя - аттенюа тора соединен с генератором фиксированной частоты, а выход - со входом смесителя, вход нелинейного элемента соединен с выходным контуром усилителя мошности, а выходсо входом широкополосного усилителя низкой частоты, Источникм информации, принятые во вним ние при экспертизе

1. Патент США Мю 3474328, кл. 9 Ol й

27/78, 197 1.

2, Авторское свидетельство СССР

Hi 309322, кл. C 01 г ЗЗ/GO, 1970.