Ядерно-резонансный спектрометр

 

Союз Советских

Социапнстнчесимх

Респуублик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТРРС КРМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()890186 (В1) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 24.01.80 (2l ) 2873622/18-25 с присоединением заявки И (23) Приоритет

Опубликовано 15.12.81. Бюллетень М 4

Дата опубликования описания 17.12.81 (51)M. Кл.

01 8 24/08

1Ъаударстеенный комитет по делам нзабретений н открытий (53) УДК 539.143. .43 (088,8) (72) Авторы изобретения

Л. В. Волков, О. В. Косых и А. В. Гордиенко (7I) Заявитель (54) ЯДЕРНО-РЕЗОНАНСНЫЙ СПЕКТРОМЕТР

Изобретение относится к аналитическому исследованию и определению концентраций веществ, характеризующих качественные параметры пищевых, биологических, химических и медицинских сред методом ядерно-магнитного резонанса (ЯМР

Известен ядерно-резонансный спектрометр как количественный анализатор водородсодержаших веществ,, содержащий датчик сигналов ЯМР, магнитную систему, программный генератор видеоимпульсов, генератор радиоимпульсов, последовательно соединенные усилитель сигналов

ЯМР, селектор, аналого-цифровой преобразователь и регистрирующее устройство

713

Однако в данном спектрометре отсутствует какое-либо автоматическое регулирование усиления для повышения чувствительности.

Наиболее близким к предлагаемому является ядерно-резонансный сиектрометр, содержащий датчик сигналов, соединенный с выходом генератора резонансной частоты и входом усилителя сигналов, магнитную систему с блоком протонной стабилизации, программное устройство, выход которого соединен со входом генератора резонансной частоты и вычислительное .

), 5 устройство, вход которого соединен с выходом усилителя сигналов.

В данном спектрометре при проведении анализа предварительно взвешенный образец помешают в датчик сигналов ЯМР

IÎ и измеряют сигналы ядерного магнитного резонанса, величина которых пропорцио. нальна количеству веществ, а спектры характеризуют состав исследуемой среды. нсигн

Для улучшения отношения с" ", а таке5 Ошам же для возможности выделения спектра вещества, находящегося в многокомпонентной среде, получаемые сигналы ЯМР накапливают в течение фиксированного временного значения. Оператор по усреднен20 ному значению сигналов ЯМР вычисляет количественное значение вещества в среде, а фурье-преобразованием выделяют и фиксируют спектр измеряемого вещества(2).

Всесоюзный проектно-конструкторский и научноисследовательский институт автоматизации пищевой промышленности

89018

Однако проведение исследования многокомпонентных сред с несколькими протонносодержвщими веществами на указанцом спектрометре затруднительно, так квк выделение полезных сигналов ЯМР веществ малой концентрации и выделение спектра на фурье-преобразователе приводит к усложнению аппаратуры.

Целью изобретения является улучшение коэффициента заполнения, повышение чув» ствительности и точности путем повышения коэффициента заполнения и автоматического регулирования усиления при дос-, тижении максимальных значений амплитуд сигналов эхо измеряемого вещества среды.

Поставленная цель достигается тем, что в ядерно-резонансный спектрометр, содержащий датчик сигналов, соединенный с выходом генератора резонансной частоты и входом усилителя сигналов, магнитную систему с блоком протонной стабилизации, программное устройство, выход которого соединен со входом генератора резонансной частоты и вычислительное д5 устройство, вход которого соединен с выходом усилителя сигналов, в него дополпительно введены блок управления, блок подачи и эвакуации пробы, блок поступательно-вращательного перемещения, блок максимальной экспоненты сигналов эхо и контейнер с подвижным зондом — эквивалентом, причем в датчике по центру установлен контейнер с подвижным зонд — эквивалентом, механически связанным с

35 блоком поступательно-вращательного перемещения, контейнер механически связан с блоком подачи и эвакуации пробы, вход и выход которого соединены с первым входом и выходом блока управления, второй

40 выход которого соединен со входом блока поступательно-вращательного перемещения, второй вход блока управления — с выходом блока протонной стабилизации, третие вход и выход — с выходом и первым вхо45 дом блока максимальной экспоненты сигналов эхо, четвертый выход и второй вход блока управления — соответственно со вторым входом и выходом вычислительного устройства, пятый выход — с входом программного устройства, второй вход блока максимальной экспоненты сигналов - со вторым выходом усилителя сигналов.

На чертеже представлена функциональная схема ядерно-резонансного спектрометра, 55

Спектрометр содержит блок 1 управления, блок 2 подачи и эвакуации пробы, блок 3 поступательно-вращательного пере8 4 мешения, зонд-эквивалент 4, расположенный по центру контейнера 5 имеющего пневматический канал соединения с блоком 2 подачи и эвакуации пробы, контейнер 5 установлен в датчике 6. Устройство содержит также магнитную систему 7, блок 8 максимальной экспоненты сигналов эхо, блок 9 протонной стабилизации, программное устройство 10, генератор 11 резонансной частоты, усилитель 1 2 сигналов, вычислительное устройство 13.

Работа спектрометра заключается в следующем.

Командный сигнал начала работы поступает с блока 1 управления на блок 2

;подачи и эвакуации пробы, из бункера которого проба заданного объема поступает в контейнер 5. По окончании операции подачи пробы сигнал с блока 2 подачи и эвакуации пробы поступает на блок 1 управления, который командным сигналом включает программное устройство 10, вырабатывающее заданную серию последовательности импульсов (Kappa-Парсела), моделирующих резонансную частоту генератора 1 1 резонансной частоты, которая поступает на датчик 6, с которого на вход усилителя 12 сигналов поступают амплитуды сигналов свободной процессии и эхо сигналов. В это же время по командному сигналу с блока 1 управления вводится в работу блок 3 поступательноврвщательного перемещения, приводящего в движение зонд-эквивалент 4. При этом амплитуда эхо сигнала с усилителя 12 сигналов ЯМР поступает нв блок 8 максимальной экспоненты эхо сигналов, коTopbN отмечает увеличение амплитуды эхо сигнала с наперед заданным значением времени релаксации соответствующей времени релаксации измеряемого вещества исследуемой многокомпонентной среды.

После достижения максимального значения, определяемого по уменьшению последующей серии амплитуд эхо сигналов при движущемся зонде-эквиваленте 4, движение его прекращается и положение фиксируется, а на блок 1 управления с блока 8 максимальной экспоненты эхо сигналов поступает сигнал разрешения на nposegeние фиксирования результата измерения вычислительным устройством 13,, поступающего с усилителя 12 сигналов, Это выполняется, если с блока 9 протонной стабилизации поступает сигнал, характеризующнй наличие резонансных условий. По окончании работы вычислительного устройства 13 с него поступает сигнал на блок

1 управления, с которого подается рвзре5 8901Ì шение на блок 2 подачи и эвакуации про- Ф ормула .изобретения бы и производится удаление среды пробы йз контеййера 8. Затем по Ы обратной связи Ядерно резонансный спектрометр, сос бока 2 подачи a s вакуации пробы на держащий датчик сигналов, соединенный блок 1 управления поступает аз еше ступ разрешение S c выходом генератора резонансной частона посылку сигнала в мное уст ойство 10 с к лку, включающее програм- ты и входом усилителя сиг налов, магнитро ство, с которого в цикли- ную систему с блоком протонной стабическом режиме производится авпение упр вление лизации, программное устройство, выход генерато а 11 созда р, юшего с заданной которого соединен со входом генератора последовательностью се ии и р импульсов, цо« о резонансной частбты и вычислительное

f ступающих на датчик 6. С силит у или еля 12 устройство, вход которого соединен с высигналов в это в емя ово р пр дят измерение ходом усилителя сигналов, о т л и ч аамплитуд эхо сигналов от зон зонда-эквива- ю ш и и с я тем,,что. с целью улучшелента 4, которые пост ают на в уп ют на вычисли- ния чувствительности и точности путем тельное у ойство 13. В

„CtP ычислительное 15 повыш ения коэф жциента заполнения и устройство 13 п оизводит р ди определение ко- автоматического регулирования усиления личественного значения вещества в и ещ ства в иссле- при достижении максимальных значений дуемой среде путем вычитания из суммарт . амплитуд сигналов эхо, в него дополниного значения амплитуд сигналов среды тельно введены блок управления, блок и зонда-эквивалента и амплитуд сигналов 20 подачи и эвакуации пробы, блок поступатолько от зонда-эквивалента. Результат, тельно-вращательного перемещения, блок измерения передается на цифропе — часть максимальной экспоненты сигналов эхо и цифровое табло. и контейнер с подвижным зондом-эквиИз принципа работы следует, что спек- валентом, причем в датчике по центру трометр с зондом-эквивалентом дает воз- > установлен контейнер с подвижным зонможность получить значение максималь- дом-эквивалентом, механически связанной экспоненты эхо сигналов в автомати- ным с блоком поступательно-вращательческом режиме, что позволяет повысить ного перемещения, контейнер механичесчувствительность и точность измерения ки связан с блоком подачи и эвакуации малых количеств веществ многокомпонент- Зэ пробы, вход и выход которого соединены ной среды. Таким образом, появляется с первым входом и выходом блока управвозможность регулировать отношение ления, второй выход которого соединен 3cy гн

U Ul d& в любом участке экспоненты и со входом блока поступательно-вращательвыделять спектральные характеристики ного перемещения, второй вход блока уписследуемых веществ из множества спек- з5 равления — с выходом блока протонной тральных характеристик различных ве- стабилизации, третие вход н выход — с шеств среды. Перечисленные факторы поз- выходом и первым входом блока макси всляют применить ядерно-резонансный мальной экспоненты сигналов эхо, четспектрометр для исследования качествен- вертый выход и второй вход блока управных параметров многопараметрических . gg ления — соответственно со вторым вхо..сред по определению малых концентарцкй дом и выходом вычислительного устройствеществ, характеризующих качество сырья, Ва, пятый выход - с входом программнополупродуктов и готовой продукции пище- го устройства, второй вход блока максивой, медицинской, химической, микробио- )мальной экспоненты сигналов эхо — со логической и других отраслей промышлен- 4 вторым выходом усилителя сигналов. ности, а.также в отраслях сельского хо- Источники информации, зяйства. принятые во внимание при экспертизе

Использование предлагаемого спектро- 1. Техническое описание спектрометра метра для контроля масличности шрота Миниспек-20-Брюкер". при повышении выхода масла на 0,1 о 2. Техническое описание спектрометра даст экономический эффект175тыс.руб, вгод Х1 18 "Брюкер" (прототип).

890186

Составитель В. Покатилов

Редактор С. Тимохина Техред C. Мигунова. Корректор B. БутягB

Заказ 10957/68 Тираж S10 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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