Радиоспектрометр ядерного магнитного резонанса

 

ОЛИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Социал истичесник

Республик (н1699414 (6!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено Об0577(21) 248б512/18-25 (51) М. Кл. с присоединением заявки Мо

C 01 N 27/78

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (53) УДК 539.143.43 (088.8) Опубликовано 2511:79- Бюллетень М 43

Дата опубликования описания 2 51 1.79 (72) Авторы изобретения (0.Л. Клейман и H. Â .Ìîðêîâèí

Ордена Трудового Красного Знамени .специальное конструкторское бюро аналитического приборостроения AH СССР (71) Заявитель (54) РАДИОСПЕКТРОМЕТР ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО

РЕЗОНАТОРА

Изобретение относится к радиоспектроскопии, в частности к радиоспектрометрам широких линий.

Известны радиоспектрометры широких линий ряда зарубежных фирм. Фирма

"Varian" (СИА) выпускает модели типа

WL-9 и WL-100, фирма "Bruker" (ФРГ) модели типа SWL3-31 fl), (2).

Известны так же радиоспектрометры типа РЯ 2301. и РЯ 2304, Стабилизация и развертка магнитного поля осуществляется в одних приборах при помощи датчика Холла, в других для этой цели. служит потоковый стабилизатор и, наконец, в РЯ

2304 и ЯХТ,3-31 используется стабилизация по сигналу ядерного магнитного резонанса, а развертка осуществляется при помощи тока, протекающего по катушкам, охватывающим датчик ядерной стабилизации, Как известно, параметры магнитного поля в основном зависят от вида датчика, величины напряженности. Так, например, в приборах серии БттТ.3-31 используется датчик Холла и поэтому воспроизводимость развертки недостаточна для регистрации и накопления сигналов, имеющих относительную ширину 10 — 10

В приборах фирмы "Varian" длительная стабильность поля также невелика.

Более высокая стабильность и, следовательно, воспроизводимость спектров может быть получена с помощью ЯМР-датчика.

Известен отечественный радиоспектрометр типа РЯ 2304, имеющий ЯМР-стабилизацию резонансных условий (3 ) .

Этот радиоспектрометр содержит электромагнит, основной датчик, систему регистрации сигналов ЯМР, датчик ядерной стабилизации с катушками разверток, систему развертки магнитного поля, с входящими в нее усилителем высокой частоты, усилителем низкой частоты, усилителем постоянного тока, генератором высокой частоты и схемой развертки тока. Развертка магнитного поля производится в этом приборе током, протекающим по катушкам, охватывающим образец датчика ядерной стабилизации.

Однако, помимо уменьшения стабильности резонансных условий (и, следовательно, воспроизводимости спектров на концах диапазонов развертки), связанного с ухудшением однородности магнитного поля в зоне вспомогательного образца, развертка ограниб99414

40 чена недостаточной величиной коэффициента усиления схемы стабилизации резонансных условий и не превышает

50 Э.

Иежду тем, на современном этапе развития общей и неорганической химии возникла потребность н резком повышении точности информации, Требуется обеспечить воспроизнодимость резонансных условий с точностью до

1 10 * /ч при амплитудах развертки до:Е 500 Э.

Коэффициент усиления схемы развертки в РЯ 2304 составляет приблизитель.но 70 дб (3000) .

Иежду тем, при ширине линии образ15 ца датчика ядерной стабилизации 6080 Гц по частоте протонов и амплитуде развертки +500 Э (2,12 мГц по протонам) коэффициент усиления системы развертки должен быть равен прибпизительно 100000. 20

Оцнако получить такой коэффициент усиления в РЯ 2304 не возможно из-за потери устойчивости, связанной с наличием инерционных звеньев,в частности усилителя низкой частоты с 25 синхронным детектором, имеющим постоянную времени несколько сотых секунды и датчика ядерной стабилизации, постоянная времени которого определяется временем релаксации Зр образца.

Минимальная величина времени ре-, лаксации составляет 1-2 тысячных секунды.

Дальнейшее расширение линии стабилизации (уменьшения времени релаксации) недопустимо, так как оно приведет к черезмерному ухудшению кратковременной стабильности, связанному с понижением отношения сигнал/шум сигнала стабилизации.

Кроме того недостатками данного радиоспектрометра является максимальная развертка с ядерной стабилизацией, которая не превышает +50 Э.

45 и предельная стабильность, которая и средней. части диапазона не,превышает 1 ° 10 /г и на концах диапазона -1 10

- И

Целью изобретения является обеспечение устойчивости системы при увеличении диапазона развертки.

Достигается это тем, что в схему радиоспектрометра введена цепь отрицательной обратной связи, включающая в себя управляемый генератор 55 высокой частоты и охватывающая инер ционные звенья системы развертки магнитного поля, причем вход управляемого генератора соединен с выходом усилителя низкой частоты, а ны- 0 ход подключен к датчику ядерной стабилизации резонансных условий.

Для гого, чтобы обеспечить устойчивость системы при коэффициенте усиления, достигающем 100 дб (10 ), 5 в радиоспектрометр введен управляющий генератор высокой частоты, являющийся практически безинерционнымt звеном (постоянная времени генератора равна нескольким стотысячным секунды) .

Генератор включен между выходом усилителя низкой частоты и датчиком. Охват инерционных звеньев системы безинерционной обратной связью, позволил поднять коэффициент усиления до 100 дб.

На чертеже дана схема предлагаемого радиоспектрометра.

Радиоспектрометр ядерного магнитного резонанса содержит электромагнит 1, основной датчик 2, систему 3 регистрации сигналов ЯИР, датчик ядерной стабилизации 4, систему 5 разверток магнитного поля с входящими н нее узлами — усилителем высокой частоты б, усилителем низкой частоты 7, усилителем постоянного тока 8, управляемым генератором высокой частоты 9, включающим упранляемый кварцевый генератор 10 и синтезатор частоты 11, схему развертки частоты 12.

Радиоспектрометр работает следующим образом. После включения прибора и установки в синтезаторе частоты 11 требуемого значения частоты, а н электромагните 1 соответствующего значения напряженности, подключаются катушки, установленные на полюсах электромагнита 1 к выходу усилителя постоянного тока 8.

Развертка магнитного поля осуществляется изменением резонансных условий в датчике ядерной стабилизации свипированием частоты синтезатора 11 сигналом.от схемы развертки частоты 12, Изменение частоты переменного электромагнитного поля, сопровождается появлением сигнала ЯИР, который после соотнетствующего усиления и преобразования узлами б, 7 и 8 разно», рачинает магнитное поле.

Одновременно сигнал поступает с выхода усилителя низкой частоты на вход управляемого генератора высокой частоты 9. В результате, датчик 4 и усилитель низкой частоты 7, являющиеся инерционными звеньями системы, оказываются охваченными отрицательной обратной снязью через практически безинерционное звено — упранляе-, мый генератор.

Введение этой связи позволяет повысить коэффициент усиления системы до 1.00 дб, обеспечив достаточный запас устойчивости.

Предлагаемый радиоспектрометр позволяет производить развертку магнитнрго поля в диапазоне 500 Э с использованием ядерной стабилизации оезонансных условий, что дает воз699414

Фэрмула изобретения

БНИИПИ Заказ 7214/47 Тираж 1073 Подписное Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 можность определять положения спектральных линий с точноcòüþ до 1 Гц (по протонному или фторному резонансу) во всем диапазоне развертки. Кроме того упрощается поиск сигналов низкой интенсивности за счет точного выставления резонансных условий, соответствующих ядрам, которые являются источниками этих сигналов; облегчается подбор оптимальных условий; для регистрации, так как сигнал остается на одном и том же месте диаграммы самописца при повторении записей сколь угодно долго; накопление спектров может производиться в течение длительного времени лимитируемого только объемом памяти накопителя, так как воспроизводимость спектров обеспечивается с точностью до 10 в течение нескольких часов.

Радиоспектрометр ядерного магнитногорезонатора для исследования широких линий, содержащий электромагнит, систему регистрации сигналов 25 ядерного магнитного резонанса, подключенную к системе развертки магнитного поля, включающей последовательно соединенные усилитель высокой частоты, ко входу которого подключен 30 датчик ядерной стабилизации резонансных условий, усилитель низкой частоты и усилитель постоянного тока, выход которого подключен к обмотке электромагнита, отличающийся тем, что, с целью обеспечения устойчивости системы при увеличении диапазона развертки, в схему радиоспектрометра введена цепь отрицательной обратной связи, включающая в себя управляемый генератор высокой частоты и охватывающая инерционные звенья системы развертки магнитного поля, причем вход управляемого генератора соединен с выходом усилителя низкой частоты, а выход подключен к датчику ядерной стабилизации резонансных условий.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Спектрометр ЯМР широких линий

SWZB-31, фирмы "Bruker" (ФРГ) . Рекламный проспект и техническое описание прибора.

2. Спектрометр ЯМР ДА-бО фирмы

"Varian" (США) . Рекламный проспект и техническое описание прибора.

3. Радиоспектрометр широких линий РЯ 2304. Техническое описание и инструкция по эксплуатации (грототип).