Следящий датчик магнитного поля наоснове ядерного магнитного резонанса

О П И-А ЙИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлеио 05.02.79 (21) 2721598/18-25 6 01 й 24/00 с присоедиивиием заявки Нов(23) Приоритет -Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(53) УДК 5 З 9.14 З.4 З (088,8) Дата опубликоваиия описания 26.0131 А.А.Савицкий и И.И.Недбальский(72) Авторы изобретения Отдел физики неразрушающего контроля АН Белорусской ССР(54) СЛЕДЯЩИЙ ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ОСНОВЕ ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСАИзобретение относится к области радиотехники, а точнее к области испольэования явления ядерного магнитного резона.са и может быть использовано при построении прецеэионных следящих частотных датчиков магнитного поля, необходимых для устройств построения топограммы поля в магнитах с высокой однородностью поля, в стабилизаторах и измерителях магнитного поля радиоспектрометров ядерного магнитного резонанса, в аналого-цифровых преобразователях, а также может быть использовано в ка честве датчиков ядерного магнитного и ядерного квадрупольного резонансов. Известны следящие частотные датчики магнитного поля на основе ядерного магнитного резонанса, называемые 20 спиновыми генераторами, в которых ядерная процессия в магнитном поле воэбуждается.с помощью положительной обратной связи на частоте резонанса. Они состоят из усилителя с большим 25 усилением, приемной и передающей катушек, резонирующих ядер, ампулы, помещенной посредством радиочастотного кабеляв магнитное поле, цепей модуляции поля или частоты 1. 30 Однако спиновые генераторы тре 1 буют довольно сложных схемных решений и устройств. Так, например для возбуждения ядерной процессии в спиновом генераторе на боковой полосе необходим усилитель с усилением порядка 106. Чтобы реализовать такое усиление применяют метод модуляции магнитного поля или частоты затем проводят основное усиление на частоте модуляции, а обратную связь замыкают на боковой .полосе.Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является следящий частотный датчик магнитного поля на основе ядерного магнитного резонанса, который содержит резонирующие ядра, ампулу, помещенную в магнитное поле, приемно-передающую катушку, радиочастотный кабель, сверхрегенератор,колебательный контур, включенный в схему сверхрегенератора на двух лампах, цепи запуска сверхрегенера-. тора и регистрации сигнала 1.Недостатком известного. следящего частотного датчика магнитного поля является низкая точность слежения эа изменениями магнитного поля,. сложность обеспечения режима генеИа чертеже представлена принципиальная электрическая схема следящего частотного датчика магнитного поля на основе ядерного магнитного резонанса.Следящий частотный датчик магнитного поля на основе ядерного магнитного резонанса содержит ампулу 1 с резонирующими ядрами, помещенную в приемно-передающую катушку 2, подключенную к радиочастотному кабелю 3, который через разделительный конденсатор 4 подключен к катодным цепям ламп 5 и 6 и через конденсатор 7 к сеточной цепи лампы 8. Катод лампы 8 подсоединен к емкостному делителю 9 и 10 напряжения в колебательном контуре 11. Диод 12, резистор 13, конденсатор 14 образуют цепь регистрации .сигнала. 50 рации. Это вызвано тем, что резонирующие ядра, ампула, приемно-передающая катушка посредством гибкогорадиочастотного кабеля подключенынепосредственно к колебательномуконтуру сверхрегенератора.Непосредственное подключение длинного радиоЧастотного кабеля к колебательномуконтуру вносит в последний фазовыесдвиги, нарушающие условия генерации, а изменения емкости кабеляпри его изгибании во время работывлияют на частоту генерации, что сни"жает точность слежения за полем. Использование жесткого кабеля усложняет конструкцию датчика и затрудняет работу с ним. 1Цель изобретения - повышениеточности слежения за магнитным полем.Поставленная цель достигается тем,что в следящем частотном датчике магнитного поля на основе ядерного маг- ;щнитного резонанса, содержащем резонирующие ядра, ампулу, помещенную вмагнитное поле приемно-передающуюкатушку, радиочастотный кабель,сверхрегенератор на двух электронныхлампах,колебательный контур, включенный в схему сверхрегенератора,цепи запуска сверхрегенератора и регистрации сигнала, радиочастотныйкабель с приемно-передающей катушкой и ампулой подключены одновремен)Оно к катодной цепи одной лампы сверхрегенератора и к сеточной цепидругой лампы, причем катодная цепьвторой лампы подключена к колебатеАЬному контуру через делитель напряже- ЗЗния, а ее сеточная цепь - к катодной цепи первой лампы сверхрегенератора.Такое схемное рещение позволяетповысить точность слежения частоты 4 Огенерации за изменением магнитногополя, облегчает получение режима генерации за счет значительного уменьшения влияния кабеля на колебатель- .ный контур. 45 При отсутствии запускающих импульсов на конденсаторе 15 лампа б сверхрегенератора заперта напряжением, создаваемым на резисторе 16 эа счет протекания по нему тока лампы 5,:генерация высокочастотных колебаний при этом отсутствует,При подаче на разделительный конденсатор 15 запускающих импульсов отрицательной полярности лампа5 запирается,. а лампа 6 отпирается, в результате чего сверхрегенератор на лампах 6 и 8 генерирует радиочастотный импульс с частотой заполнения, определяемой параметрами колебательного контура 11, Раэночастотный импульс снимается с катода лампы б, и через разделительные конденсаторы 4 и 7 кабель 3 поступает на приемно- передающую катушку 2 и возбуждает в ампуле 1, находящейся в магнитном поле между .полюсами магнита 17,18, процессию ядерной намагниченности. После окончанМя радиоимпульса в при.емно-передающей катушке наводится процессирующий ядерной намагниченностью сигнал, который поступает обратно через конденсаторы 4 и 7 на сеткулампы 8 и далее в колебательный контур.Таким образом, после окончания радиоимпульса и запирания лампы б в колебательном контуре существует затухающий высокочастотный сигнал ядерной процессии. Если к тому момен. ту, когда сигнал ядерной процессии еще присутствует в колебательном кон" туре 11, подают следующий запускающий импульс, то генерация происходит уже на частоте сигнала процессии, при" сутствующего в контуре, и вновь возбудит процессию ядерной намагниченности в ампуле 1, далее этот процесс повторяется. Таким образом радиоимпульсы сверхрегенератора теперь синхрониэируются частотой сигнала ядернай процессии, которая определяется магнитным полем, и частота генерацию следует за его изменением. Для того, чтобы обеспечить такой режим работы, возбуждение. и прием сигнала ядерной процессии должны осуществляться по одному радиочастотному кабелю, что обеспечивается предлагаемой схемой.Сравнительные испытания данного следящего частотного датчика магнитного поля на основе ядерного магнит ного резонанса с известным показывают что точность слежения возрастает в 10 раз при одновременном повышении стабильности и облегчении получения режима генерации.Формула изобретенияСледящий частотный датчик магнитного поля на основе ядерного магнигного резонанса, содержащий резонирую798570 Составитель В,ПокатиловРедактор В.Жиленко Техред А. А" Корректор Ю.Макарен каз 10012/52 Тираж 918ВНИИПИ Государственногпо делам изобретений 113035, Москва, З 35 Подписноекомитета СССРоткрытийРаушская наб д.4/ лиал ППП"Патент", г Уж,ул.Проектная,щие ядра, ампулу, помещенную Э магнитном поле, приемно-передающуюкатушку, радиочастотный кабель,сверхрегенератор на двух электронныхлампах, колебательный контур, вклю" .ченный в схему сверхрегенератора.цепизапуска сверхрегенератора и регистрации сигнала, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точ-ности слежения за магнитным полем,радиочастотный кабель с приемнопередающей катушкой и ампулой подключены одновременно к катодной цепи одной лампы сверхрегенератора ик сеточной цепи другой лампы, причем.катодная цепь второй лампы подключена к колебательному контуру черезделитель напряжения, а ее сеточнаяцепь - к катодной цепи первой лампысверхрегенератора.5Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе 1.Померанцев Н.М. и др. Физические основы квантовой магнитометрии,10 М., "Наука", 1972.2.Ггеевап й. Меавцгевепт, от варе 1ИеЫ сопоцгб, д.бе 1 ем диМгов,38,196Р Ы 8 321,(орототнб),