Способ спиновой селекции электромагнитных сигналов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 09.03.77 (21) 2459707l18-25 с присоединением заявки _#_o . (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.09.78рюллетеиь М 33

Союз Советских

Социвлистииеских

Республик

1 (11) 62З j.sO г (51) М. Кл.

@01 Я 27/78

Государственный комитет

Советв й1иниотров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 538.69 (088.8) (45) Дата опубликования описания 27.07.78 (72} Авторы изобретения

А, Н. Гильманов, И. Х. Музеев и Ф. Ф. Губайдуллин

Казанский физико-технический институт Казанского филиала АН СССР (71) Заявитель (54} СПОСОБ СПИНОВОЙ,СЕЛЕКЦИИ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к области радиоспектроскопии и может быть использо вано в узкополосных. приемных системах для выделения полезного сигнала.

Известны способы спиновой селекции электромагнитных сигналов P), f2).

Наиболее близким по технической сушности к предложенному является способ спиновой селекции электромагнитных сигналов 21, основанный на резонансном

Г поглошении электромагнитной энергии системой.спинов, помешенных во внешнее постоянное магнитное поле, Принятое антенной электромагнитное излучение, содержашее как полезный сигнал, так и шумы, подают в резонатор. В последнем размешена система спинов, на которую наложено внешнее постоянное магнитное поле . Резонатор и система спинов настроены на частоту принимаемого сигнала. В результате поглошения системой спинов только той части электромагнитной энергии, которая находится в попосе пропускания спиновой системы (явление ядерного магнитного резонанса или 25 электронного парамагнитного резонанса), на выходе резонатора получают полезный сигнап и шумы, находяшився в полосе пропускания фильтра.

Однако этот способ селекции имеет сушестве нный недостаток, ограничиваюший его применение. На выходе резонатора сигнал сильно ослабляется в силу того, что система спинов.поглошает малую часть энергии падающего излучения, которую необходимо зафиксировать. Увеличение количества спинов, т. е. объема рабочего вешества, не может эффективно компенсировать ослабление сигнала, так как высокую однородность постоянного магнитного поля .в бапьшом объеме получить очень трудно.

Белью изобретения является увеличение амплитуды выходного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что на спиновую систему воздействуют зондируюшим радиочастотным, напряжением с частотой, равной несушей частоте сигна1 ла, причем это и .пряжение может быть по623150

Л1я - н„ „

0 Ъ).Uncap(-4 /т ), 45

1. Способ спиновой селекции зкектромагнитных сигналОВу Основанный Ва резо» нансном поглощении электромагнитной энергии системой спинов, помещенных во

5О внешнее постоянное магнитное поле, О т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью увеличения амплитуды выходного сигнала, на спиновую систему воздействуют зондирующим радиочастотным напряжением

55 с частотой, равной несущей частоте си

BaJl ai дано «ак непрерывно, так и в виде радиочастотных импульс ов.

При воздействии на спиновую систему зондирующим радиочастотным напряжением

0(Ц на выходе резонатора появляется сигнал 0 (t), который является реакцией с и на эондируиицее радиочастотное найряжение. Наведенный в антенне сигнал, находяивйся в колесе пропускания спиноSere фИЛЬтРа ВОЗДЕйотВУЯ На СПИНОВУЮ систему, изменяет временную зависимость1О сигнала реакции свинов U(4) в соответствии с амщитудой входного сигНака Uc, НаВЕДЕННОГО S ПРНЕМНОй аитви не, Одним нз параметров, по которому мак15 ио оценивать сигнал реакции 0 (Е) спи-новой системы, является время спинрешеточвой релаксации Т < спинов во внешнем постоянном магнитном поле.

Связь измеряемого времени снин-ре- 2О шеточиой релаксации Т C амплитудой

4 радиочастотного напряжения входного сиг яана Ос выражается следующим соей ношением: где 7 Тй - истинные времена спин-ре- 30 шеточной и спин сниновой релаксации спнядере - гидромагнитное Отношение; р- волновое сопротивление приемного контурщ 39 b

«плотность намотки приемной катушки.

Приведенное выражение позввн а оценить пороговую чувствительнесть данного способа. 40

Расчет показывает, что при применении рабочего вещества, используемого в прототипе, с объемом и 100 раэ меньше,пороговая чувствительность возрастает в

l5 раз в результате зондирования систеМЫ СПИНОВ»

Однако в способе - прототипе изменение одного из параметров спиновой системь1 (т Т }, не оказывает заметного влияния йа ослабление сигнала, Данный способ позволяет еше бсщьше увеличить чувствительность прн испаньзованин рабочего вещества с ба ьшим временем релаксации T лри той жв полосе пропускания фильтра.

Пример . В качестве зондирующего радиочастотного напряжения Lt (4) используют непрерывную последовательность импульсов с частотой заполнения, авной несущей частоте принимаемого игнала, и периодом повторения, равным примерно T . Этой последовательностьк воздействуют на систему спинов, помещенных в резонатор, в постоянное магнитное папе. При этом длительность и амплитуда импульсов связаны хорошо известным в спектреокопии соотношением: где 8 - дкитеиьность импульсщ

Н - амплитуда магнитной составляю шей зондирующего радиочастотного напряжения в резонаторе.

Сигнал реакции системы сциновр появ ляющийся носке каждого зондирующего ради Очастт ного импульса, описывается законом: где Цз начальное значение амплитуды

- время сиииепиновой релаксации спи нов» ясли в качестве рабочего веиюства взята жидкасть, то Г Т>, и по измеренному, 7< можно судить о Т

При воздействии на рабочее вещество

СИГНапа Uc, НаВЕДЕИНОГО В аНтЕНИЕ, CHr нал реакции имеет вид:

Uю Ц хр<- 1т",), где Т Т

По изменению Т +в процессе измерения судят О величине принимаемого электр ромагнитного сигнала.

Ф ормула изобретения

2, Способпоп. 1, отличаю— шийся тем, что зондирующее радио623150 частотное напряжение подают в виде радиочастотныхх импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США М 3378760, З2 -05„1953.

2 Патент США М 3147427< ка 324 0,5, 1866.

Составитель В. Майоршии

Редактор Т. Орловская Техред Э. Чужик Корректор.А Власенко

Заказ 4899/43 Тираж 1112 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4