Устройство согласования датчика радиоспектрометра

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >890185 (51)M. Кл. (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 19.12.79.(2l) 2855058ó18-25 с присоединением заявки М(23) Приоритет

Опубликовано 15.12.81- Ьнмлетеиь ¹ 46

Дата опубликования описания 17.12.81

6 01 Й 24/08

1овудврвтвнпаб квинтвт

СССР вв двлаи нзвбрвтвннй н открытнй (53) ДK,539.143..43 (088. 8) (72) Авторы изобретения ("=

А. Ф. Бабкин, Ю. А. Ямшанов, .А. В. Русанов- и А. Н. Язов (71) Заявитель

Северо-Западный заочный политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО СОГЛАСОВАНИЯ ДАТЧИКА РАДИОСПЕКТРОМЕТРА

Изобретение относится к области ис следования или анализа материалов с помощью ядерного магнитного резонанса и может найти применение в импульсной радиоспектрометрической аппаратуре ЯМР, ЯКР, ЭПР.

Известны устройства согласования датчика спектрометра, служащие для уь еиь» ш ения времени парализации усилительного тракта (" мертвого времени) и повышения чувствительности $1$

Недостатками указанных устройств согласования датчика являются низкая, эффективность демпфирования на уровнях сигнала близких к пороговой чувствительности усилителя {3-10 ; использова15 ние дополнительных активных ко мутаторов, эквивалентные параметры которых уменьшают добротность контура датчика в режиме приема; сложность настройки в

20 режимах приема и возбуждения.

Указанные недостатки не позволяют реализовать оптимальную чувствительность и малое время переходных процессов.

Наиболее близким к предложенному является устройство согласования датчика радиоспектрометра, содержащее выходной каскад генераторной системы с согласующим трансформатором, катушку датчика, цепь встречно-параллельных демпфируюших диодов, цепь встречно-параллельных диодов защиты предусилителя, емкостной делитель подключения датчика к генераторной системе, состоящей из двух последовательно включенных конденсаторов, индуктивность режекторного контура, конденсатор связи датчика со входом предусилителя, при этом один конец катушки датчика и цепи встречно-параллельных диодов защиты заземлены, а второй конец катушки датчика подключен к средней точке емкостного делителя подключения датчика и к одной пластине конденсатора связи датчика со входом предусилителя, вторая пластина конденсатора связи датчика со входом предусилителя подключена к цепи встречно-параллельных диодов защиты,. второй конец емкостного делителя

89018 подключения датчика соединен с цепью встречно-параллельных демпфирующих диодов 523

В данном устройстве использована схема с пассивными ключами. Нагрузкой выS ходного каскада генераторной системы служит ВЧ-трансформатор, вторичная обмотка которого через цепь встречно-параллельных диодов и емкостной делитель подключена к датчику, второй конец катушки датчика заземлен, К вторичной обмотке выходного трансформатора генераторной системы в точке подключенйя встречно-параллельных диодов включен отрезок кабеля длиной Л/4, ко второму концу которого относительно корпуса подключены встречно-параллельные диоды, запараллеленные нагрузочным сопротивлением, равным 50 Ом.

В режиме возбуждения все три цепи

20 встречно-параллельных диодов замкнуты.

Входное сопротивление 7/4 волнового кабеля велико, а катушка датчика имеет низкую добротность, обеспечивакилую получение заданной формы радиоимпульсов.

В режиме приема входное сопротивление разомкнутого и согласованного кабеля мало, поэтому вторичная обмотка выходного трансформатора оказывается заземленной, что уменьшает влияние шумов зо генераторной системы.

Таким образом, шунтирующее влияние на низких уровнях демпфирования в из- вестном устройстве играет /4 кабель, включенный на выходе генераторной системы. Эффективность работы устройства существенно зависит от электрических характеристик выбранного типа кабеля, который в режиме приема должен играть роль последовательного колебательного контура. Выбор того или иного типа кабе о ля будет зависеть от выходных параметров генераторной системы. Кроме того, точность согласования сопряжена с трудностями, обусловленными отсутствием элементов настройки (У4-кабеля, а при 45 низких частотах ЯМР длина кабеля оказывается черезвычайно большой и его использование экономически невыгодно.

1Лелью изобретения является повышение чувствительности спектрометра, сокраше- Sp ние "мертвого" времени, и упрощение настройки эа счет исключения демпфирующ

ro кабеля, Указанная цель достигается тем, что в устройство согласования датчика радиоспектрометра, содержащее выходной каскад генераторной системы с согласующим трансформатором, катушку датчика, цепь

5 4 встречно-параллельных демпфирующих диодов, цепь встречно параллельных диодов защиты предусилителя, емкостной делитель подключения датчика к генераторной системе, состоящей иэ двух последовательно включенных конденсаторов, индуктивность режекторного контура, конденсатор связи датчика со входом предусилителя, при этом один вывод катушки датчика и цепи встречно параллельных диодов защиты заземлены, а второй вывод катушки датчика подключен к средней точке емкостного делителя подключения датчика и к одной пластине конденсатора связи датчика со входом рредусилителя, вторая пластина конденсатора связи датчика со входом предусилители подключена к цепи встречно-параллельных диодов защиты, второй вывод емкостного делителя подключения датчика соединен с цепью встречно-параллельных демпфирующих диодов, дополнительно введены емкостной делитель генераторной системы, встречно-параллельные диоды генераторной системы, шунтирующие эти диоды конденсатор и конденсатор обратной связи, при этом один вывод емкостного делителя генераторной системы подключен ко вторичной обмотке согласующего трансформатора, средняя точка емкостпого делителя генераторной системы подключена ко второму выводу встречнопараллельных демпфирующих диодов, второй вывод выходной обмотки согласующего трансформатора подключен к одному выводу встречно-параллельных диодов .генераторпой системы, к одной пластине конденсатора обратной связи и к одной обкладке шунтирующего конденсатора, вторая пластина конденсатора обратной связи соединена с емкостным делителем подключения датчика и цепью встречнопараллельных демпфирующих диодов, второй вывод цепи встречно-параллельных диодов генераторной системы и вторая пластина шунтирующего конденсатора заземлены.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Схема содержит выходной каскад генераторной системы 1, катушку датчика 2, цепь встречно-параллельных демпфируюших диодов 3, цепь встречно-параллельных диодов 4 зашиты предусилителя, емкостной делитель подключения датчика 5 к генераторной системе, индуктивность режекторного контура 6, конденсатор связи

7 датчика со входом предусилителя, согласующий трансформатор 8 генераторной системы; емкостной делитель 9 генера5 89( торной системы, встречно-параллельные диоды 10 генераторной системы, конденсатор 11, конденсатор обратной связи 12, предусилитель 13.

Устройство согласования работает следующим образом.

В режиме формирования ВЧ-импульсов все три пары встречно-параллельных демпфирующих диодов 3, защиты 4 генераторной системы 10 находятся в проводящем состоянии. Емкость шунтирующего конденсатора 11 закорочена и влияние на цепь нейтрализации не оказывает. В режиме приема все цепи встречно-параллельных диодов заперты. Один конец катушки согласующего трансформатора 8 оказываетt ся отключен от корпуса. Связь между датчиком и генератором через емкости цепи встречно-параллельных демпфируюших диодов 3 минимальна. Эквивалентная схема устройства согласования в режиме приема представляет трехконтурную систему. При малой емкости конденсатора связи 7 режим приема настраивается индуктивностью режекторного контура 6.

Выбором емкости конденсаторной обратной связи 1 2 противофазное напряжение, снимаемое с индуктивности согласукпцего трансформатора, уменьшается до минимума в точке подключения емкостного делителя подключения датчика 5 к генервторной системе, конденсатора обратной связи 1 2 и цепи встречно-параллельных демпфирующих пНоаое 3.

Таким образом, компенсационная схема позволяет исключить влияние звона низкого уровня и шумовое напряжение генераторной системы и тем самым повысить эффективность работы радиоспектрометра. В отличие от известного демпфера. компенсационная схема может работать в более высоком диапазоне частот и проста в настройке.

Предлагаемое устройство согласования может быть использовано в любом импульсном ЯМР спектрометре, работающем как в когерентном, так и некогерентном режимах, в также в ЯКР и ЭПР импульсной технике.

Положительным эффектом изобретения является возможность достижения более высокой чувствительности благодаря компенсации шумового напряжения, уменьшения зоны нечувствительности усилительного тракта и простой настройки схемы согласования, что особенно важно на частотах ЯМР до 10 мГц, где требуется большая длина демпфирующего кабеля.

)185 d

Формула изобретения

Устройство согласования датчика радиоспектрометра, содержащее выходной каскад генераторной системы с согласующим трансформатором, катушку датчика, цепь встречно-параллельных демпфирующих диодов, цепь встречно-параллельных диодов защиты предусилителя, емкостной делитель подключения датчика к генервтор1ф ной системе, состоящей из двух последовательно включенных конденсаторов, индуктивность режекторного контура, конденсатор связи датчика со входом предусилителя, при атом один вывод катушки датчика

S0 встречно-параллельных демпфируюших диодов, второй вывод цепи встречно-параллельных диодов генервторной системы и вторая пластина шунтируюшего конденсатора заземлены.

SS

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кисмен К. К., Арметронг P. Л. Схема связи и демпфер однокатушечного дат

7 89018Â 8 чика ЯЯРспистрометра. - Приборы для на шечных импульсных ЯМР-спектрометров. учиых исследований, 1974, ¹ 2, с.125-1 29 «Приборы для научных исследований, 2. Гарроуз А. Н., Уйэйром Й. Улуч- 1975, % 10, с. 36-37 (протошение времени восстановления однокату- рип).

Составитель В. Покатилов

Редактор С. Тимохина Техред.Л. Пекарь Корректор М. Демчик

Эакаэ 10957/68 Тираж 910 подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4