Устройство для получения и фазового детектирования сигналов магнитного резонанса

) Дополнительное к авт в М. Кл.О 01 й 27/ 22) Заявлено 26.94.76(2 с присоединением заявки 35 11 69/25 Государственный комитет Совета Министров СССР оо делам изооретений(4 Б) Дата икова опис 72) Авторы изобретеии С, Ажеганов(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ И ФАЗОВОГОДЕТЕКТИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА и 20 вляется повышение чув.:ке неизвестных спекч. Изобретение относится к радйоспектроскь, пии, может быть использовано,для. поиска и регистрации сигналов ядерного йвгнитного резонанса (ЯМР) или ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР) импульсными когерентными способами, а также для реалйзаций фазовых способов спинового эха (когда фазы радиочастотного заполнения возбуждаю-щих радиоимпульсов должны быть сдвинуты на определенный фиксированный угол).В отличие от ЯМР, когда частота резонанса ядер определяется внешним магнитным антолем, в ЯКР уровни энергии ядер воэникаеот в результате взаимодействия ядерного квадрупольного момента яира и градиента электрического поля окружающих ядро элек 1 гронов, поэтому при получении сигналоь ре-. зонанса возникает необходимость перестройки рабочей частоты спектрометра в достат"чно большом диапазоне,.Известно устройство иля получения и де пектирования сигналов магпитиого резонанса, в котором синхронная перестройка частоты передатчика и .приемника всучи-ствляется при помощи слнишей системы (1 Д, Однй В Красного Знамени государственный унии Пермский политехнический институт ко это устройство при поиске неизвестныхспектров требует подстройки приемника сохранения сдвига фаз,Наиоолее близким к предложенному потехнической сущности является устройство,для получения фазового детектирования стп- ,палов магнитного резонанса, содержащее диапазонный генератор фиксированной частоты,смвситель, усилитФль мощности радиоимпулеьО сов, программирутщий блок, ключи формиро.вания иазоврашатель возбуждающих радиоимпульсов по фиксированной частоте 12)Однако существенным недостатком его5 является невозможность сохранения постоянства фазового .сдвига между опорным напртежением и напряжением сигнала при фазовом детектировании изменением рабочей частоты спектрометра. В результате применение фазовогодетектирования при поиске неизвестныхспектров теряет смысл, Й зн; тит ухудшается чувствятельность,Цельтсизобретения яствительности при поиЭто достигается тем, что в пр(.уожоциое устройство введеы фзоврааеь-;тенкв-, тор, нелинейный элеон г, цирокоцоц осцый усилитель низкой чвстоть, причем вход фазора 1- теди-аттенюатора соединен с генератором фикси 5 рованной частоты, а выход - со входом см(. - сителя, вход нелинейного элемента соед 1 ец с выходным контуром усилителя м(иццости, в выходс выходным контуром усилителя мощности, а выход - со входом широкоио-аосного усилителя низкой частоты.На чертеже приведена блок-схема предложенного устройства.,Оно содержит диапазо- ный (перестраиваемый по частоте) генератор 1, генератор 2 фиксированной частоты, смеснтедь 3, усилитель 4 мопости радиоимпуль сов, нелинейный элемент 5, широкополосный усилитель 6 низкой частоты, индикатор 7 сй цапов резонанса, программирующий блок 8, ключи 9 формирования возбуждающих радио- импульсов на фиксированной частоте, блок 10 вращения фазы (фазовращатель) возбуждающих рвдиоимпульсов, фазовращатель-аттенювтор 11 детектирующего (опорного) напряжения. МВысокочастотное заполнение радиоимпульсов для возбуждения ядерного резонанса получается от смепения частоты генераторов 1 и 2 Рвдиоимпульсы получают на фиксированной частоте с помощью блока программ 8 и ключей 9. Далее оци поступаот в тракт формированиявозбуждающих, радиоимпульсов, который состоит из смесителя 3 и усилителя 4 мощности, фвзоврашатель 10 служит для создания определенного фазового сдвига между высокочастотным заполнением возбуж дающих радиоимпульсов, что необходимо при: реализации фазовых способов спинового эха.Детектирующее (опорное) напряжение для фазового детектирования получают также в ре-, щ зультате смешейя частот от генераторов 1 и 2. Необходимый фазовый сдвиг между сигналом резонанса и детектируюшим сигналом создаетсг фазоврашателем 11. Для т( го, чтобы создать оптимальное соотношение 43 амплитуд сигнала, который возникает в образце, помещенном в катушку выходного контура усилителя 4 мощности и опорного напре жения при детектировании ца нелинейном элементе 5, блок 11 должен выполнять также 6 фу нкции атте шОатора1 ир ОкОп Ол Ос ный ус или тель 6 служит для усиления продетектироваь, ного сигнал ре:Оацса ца Низкой частоте, Для ц;бндеця 3(уу еццого сигнал 1 служит индикатор 7, ЯВ Ои.(;ПиОл; врианте ири цсцрецвио работаопих, 0 с 3 и Орах 1 и 2 реализуе 1 си кэ гереитик , 0 ужпю 1,х илпульсов цо за ОЛЦЕЦГ 0 l Ь и 0 Пацця И Гч ОЙ КОГЕРЕИТЦОС тИ (ПО вц(ИО Н И Ио ЛИу;,СЛ) В Ка 1:СГЯ) во дииазоциого гецерато 3 а может быгь ирпмеиец синтезатор астот. Е 0 задокпшй г.цератор используют как в качестве генератора 2 фиксированной чстоть, так и для формировапя импульсной программы,Перестройка выходного контура усилителя моцности 4 при изл 1 ецсции частотыэпаюше о генератора может быть осуществленанапример, с помощью автоматической следящей системы по максимуму высокочастотноймощности в контуре.Фаза переходных сигналов магнитного резонанса (индукции или спинового эха) полностью определяется фазами заполнения возбуждающих радиоилпульсов. Фазовый сдвигзаполнения между радиоимцульсами в приведенной блок-схеме задается фвзовым сдвигомна фиксированной частоте и не изл(еяетсяс изменением частоты диапазоцного генератора 1. Другими словами фазовый сдвиг рдиочастотного заполнения возбуждающих импульсов сохраняется при изменении частотызаполнения. Для того, чтобы при изменениичастоты заполнения сохранить постоянствофазового сдвига между переходным сигналоми детектирующим опорным напряжением (дляобеспечения возможности оптимального фазового детектирования на разных резонансных частотах), достаточно обеспечить постоянство фазового сдвига между детектирующим напряжением и заполнением возбуждвсщих радиоимпульсов. В предложенном устройстве это достигается путем введения напряжения фиксированной частоты по отдельномуканалу, в котором предусмотрено возможностьвращения фазы на требуемый для оптимального детектирования угол, в тракт формирования возбуждающих рвдиоимпульсов (6 лс(1,3 и 4),Для исключения какой-либэ подстройкиприемника сигналов резонанса (блоки Й 6,7фазокогерентное детектирование осуществляют непосредственно после усилитсли мошооти на нелинейном элементе 5 и основное усиление сигнала производится широкополоснымусилителем 6 низкой чвстоты, Для сохранения всей мощности резоцаисцого сигнала достаточно иллеть полосу порядка 100 кгц.Могут быть применець, и частотные приемники прямого усиления, поскольку относительный сдвиг фаз между опорным напряжением и напряжением сигнала при их Одиовромеццом прохождении в цриелсном тракте оотается без изменения (частоты сИ.цала иОпорного напряже 1 ия Одици(ОВ 4 ППелцкпрямого усиления должен со 10 рж 1. Пцрокполосцый усилитель с шиосой ироиускаиия,соответству 1 ощей диаиазоу Поиска сщ и:даРЕЗОПЦС 1, К, ВЬХОДУ КотРОГО ИОИ.,ОИ И 1 иие 1 п 11 эпел 1 снт,569937 Составитель В, ФилипповРедактор Е. Кравцова Техред А, демьянова К оррек сд П, Макаревич Заказ 3283/36 Тираж 1101 11 одписнсе Ш 1 ИИ 1 И Государственного комитета Совета Мянпстроь: СССР по делам изобретений и открытий 1 13035, Москва, Ж, Раущская набд. 4,".филиал 1 Н 111 "11 "тент, гУжгород, ул, 111 окчн,я, 4 Устройство позволяет проопять поиск пепзвестпых спектров без подстройки приемника, и прп фазовом детектировании сохраняет ся необходимый сдвиг фаз между сигналом ЯИР и ЯКГ и детектируюшнм (опорным) сиг б налом, что обеспечивает оптимальное фазэвое детектирование на различных резонансг ных частотах. Ф ормула изобретения Устройство для получения и фазового детектирования сигналов магнитного резонанса, содержащее диапазонный генератор, генератор фиксированной частоты, смеситель, усилитель мощности радиои пульсов,программируюший блок, ключи формирования и фазоврашатель возбуждающих радиоимпульсов на фик сированной частоте, о т л и ч а ю щ и й с я 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 мощности, а выходсо входом широкополосного усилителя низкой частоты,Источника информации, принятые во виями ние при экспертизе 1, Патент США М 3474328, кл. 901 й 27/78, 1971. 2, Авторское свидетельство СССР Ж 309322, кл. Я 01ЗЗ/00, 1970.