Датчик сигнала магнитного резонанса

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ИТВЛЬСТВУ Союз Советскик Социалнстическик Республик(51)М. Кл.ф 6 01 и 24/08 Государственный номнтет СССР но аеааи нзобретенна я открытаяДата опублмковами описания 30.1281 32) деюре изобретеми А.К.Савин и А,И.Кармншин Институт Физики им, Л.В.Киренского Сибирского отделения АН СССР(54) ДАТЧИК СИГНАЛА МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА Изобретение относится к радиоспем троскопии и может быть использовано в спектроиетрах магнитного резонанса, а также в различных радиотехнических и измерительных устройствах на основе магнитного резонанса.известен датчик ядерного магнитного резонанса, содержащий две передающие и одну приемную катушки. В этом 1 О датчике электромагнитная ортогоиальность между передающей и приемной системой обеспечивается благодаря взаимному расположению катушек, а такЖе благодаря регулировке амплиту ды и Фазы радиочастотного напряжения питания каждой передающей катушки. Рвгулировка осуществляется пЕременн резисторами и конденсаторами, и дключеннымн параллельно каждой пе" р дающей катушки 1, ЮОднако это устройство обладает следующими недостатками, Наличие двух передающих катушек усложняет датчик (го сравнению с датчиком с одной передающей системой), что приводит к увеличению габаритов и ухудшению стабильности характеристик дагчика. Однородность входногО ради" очастотного поля внутри приемной катушки зависит от ее размеров и от ЗО расположения относительно передающих катушек. Подключение регулируемых рес зисторов параллельно передающим катушкам приводит к уменьшению доброт" ности этих катушек, что снижает чувствительность датчика. Наиболее близким техническим рвше нием к предлагаемому является датчик сигнала магнитного резонанса, содер-. жащий полосковый резонатор, состоящий нз двух заземленных и токонесущей полосок, регулируемые емкости возбуждения, подключенные к токонесущей полоске резонаторе с разных сторон от оси симметрии, емкость укорочения, п(щключенную к разомкнутому концу токонвсущей полоски, приеьеую катушку, расположенную между заземленными и токонесущей полосками 2.Однако в этом устройстве высокая степень развязки между входом и выходом достигается при установке оси приемной катушки строго параллельно оси токонесущей полоски. Для точной установки применяется механизм поворота и закрепления катушки. При смене одного образца на другой, отличающийся магнитоэлектрическими характеристиками, изменябтся конФигура 894506ция ВЧ поля в объеме катушки, что приводит к появлению в ней паразитной наводки, которая ус траняется только при дополнительном повороте катушки, Устройство поворота и закрепления катушки сложно в изготовлении, а настройка датчика при замене одного образца другим занимает Иного времени.Цель изобретения - упрощение кон-. струкции датчика и сокращение времени его настройки.Поставленная цель достигается тем что в известный датчик сигнала маг- . нитного резонанса, содержащий полосковый резонатор, состоящий из двух заземленных и токонесущей полосок, 15 регулируемые емкости возбуждения, подключенные к токонесущей полоске резонатора с. разных сторон от ее оси симметрии, емкость укорочения, подключенную к разомкнутому концу токо- щ несущей полоски, приемную катушку, находящуюся между заземленными и токоиесущей полосками, дополнительно введены регулируете емкости укорочения, подключенные к токонесущей 5 ,полоске резонатора с разных сторон Ьт оси ее силвлетрии.На Фиг. 1 изображен датчик бЕз дерхней заземляющей пластины и боковых стенок. общий видф на Фиг, 2 и 3 - схематическая картина резонансных токов в полоске укороченного резонатораеДатчик содержит корпус Н полоскового резонатора, токонесущую полос; 35 ку 2 резонатора, электрически соединенную одним концом с корпусом 1. Другой конец полоски 2 соединен с корпусом Н через емкости 3 - 5 укорочения, причем емкости 3 и 5 регулируемые. Приемная катушка б жестко 4 ф закреплена вблизи закороченного конца полоски 2 таким образом, что ее ось параллельна оси симкетрйи полоски 2. Резонатор возбуждается при помощи реГулиру:мык емкостей 7 и 8 возбуж дания. Образец помещен в катушку б для смены образца предусмотрено отвер;- стие в стенке резонатора.Устройство работает следувщим обра зом, 30Ыа вход датчика подается радиочастотный сигнал, который через емкости 7 и 8 возбуждает резонатор.Регулировкой емкостей 4,5,7 и 8 устраняется параэитная наводка в катушке б,в 1 реэулвтате чего входная мощность не просачивается на выход датчика. Датчик помещен в магнитное поле Н таким образом, чтобы магнитные силовые линии были направлены перпендикулярно плос ос и полоски 2 . При вы- Мо полнении условий магнитного резонанса в образце, помещенном в катушку, возникает прецессия спинов, благодаря которой на выходе датчика появляется сигнал спиновой индукции. б 5 В предлагаемой конструкции точнаямеханическая установка катушки бцля уменьшения паразитной наводки вней заменена регулировкой величин емкостей 5 и 4, При этом был использован тот Факт, что механическая ори-,ентация катушки в условиях неизменнойконФигурации ВЧ поля в резонаторе может бить эквивалентна изменению конФигурации ВЧ поля при неподвижной катушке, КонФигурация ВЧ поля в резонаторе однозначно связана с геометрической картиной резонансных токов,протекающих в токонесущей полоске.Фиг. 2 соответствует случаю,когда емкости 3 и 4 укорочения равныЬейКду собой и равны величине Са Фиг. 3 - случаю, когда емкость 5укорочения равна О, а емкость 3 рав-.на 2 С (С - постоянна) в При этом суммарная емкооть укорочения не изменяется н, следовательно, ие изменяетсячастота настройки резонатора. Какследует иэ Фиг. 2, линии резонансных токов искривлены и имеют противоположно направленные составляющиеперпендикулярные оси полоски. В приемной катушке, ось которой параллелМ"на оси полоски, ие возникает параэитный сигнал, так как ЭДС индукции вкатушке, вызванная противоположнонаправленными токами в полоске, рав-.на нулю. Как следует из Фиг. 3, в катушке, сориентированной вдол. осиполоски, возникает паразитная наводка, вызванная нескомпеисированиымикомпонентами резонансных токов, протекающими через емкость укороченйя. Дляустранения этой наводки необходимо повернуть каТушку вокруг оси, перпендикулярно полоске(Фиг.3. При величине емкости 3 укорочения равной О, аемкости 5 - равной 2 Се распределениетоков будет зеркально-симметричнымсхеме токов ( Фиг. 3 ), а Фаза ЭДС наводящейся в катушке, в этом случае из,менится на 180Таким образом. регулировка емкостей 4 и 5 укороченияФиг, Н приводит к перераспределению резонансныхтоков в полоске 2. Расположение емкостей 4 и 5 укорочения с разных сторонот оси симметрии токонесущей полоскирезонатора, а также изменение их величин дает возможность изменять амплитуду и Фазу ЭДС, наводимой в неподвижной катушке. Предложенная емкостная регулировка соответствует механическому повороту катушки вокруг оси .перпендикулярной полоске 2.Для сохранения неизменной резонансной частоты резонатора целесообразноемкости 4 и 5 укорочения регулироватьпротивобазно, т.е, увеличивая величи-.ну одной из них настолько же уменьшать величину другой.Использование новых элементов - регулируемых емкостей укорочения - позволяет упростить датчик, облегчить и894506 Формула изобретения Составитель В.Покатиловтор Н.Гришанова Техред А. БабинецКорректор А. Дзятко .,Подписитета СССРткрытийнаб.,д.4/5 3 11472/68 Тираж 910 ВНИИПИ Государственного ко по делам изобретений и 113035, Москва,Ж, Раушскаилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная. 4 ускорить его настройку при работе сосменными образцами, Благодаря введениюпредложенной регулировки появиласьвозможность устранить механическую ре=гулировку в датчике и жестко закрепитьприемную катушку, что улучшило стабильность работы датчика, Применениеварикапов вместо емкостей 4 и 5, 7 и8 дает воэможность дистанционно настраивать датчик, что улучшает его эксплуатационные качества. О Датчик сигнала магнитного резонанса, содержащий полосковый резонатор, состоящий нэ двух заземленных и токонесущей полосок, регулируемые емкости возбуждения, подключенные к токонесчщей полоске резонатора с разных сторон от ее оси симметрии, ем кость укорочения, подключенную к иааомкнутому концу токонесущей полос-ки. приемную катушку, находящуюся .между заземленными и токонесущей по;лосками, о т л и ч а ю щ и й с ятем что с целью упрощения конструкции датчйка и сбкращения времени егонастройки, в него дополнительно введены регулируемые емкости укорочения,подключенные к токонесущей полоскерезонатора с разных стордн от оси еесимметрии,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Салитов Ю.Ю. Ядерный магнитный резонансный спектрометр высокой раз- решающей силы.-"Приборы и техника экспериментаф1961, В 5, с. 100-108.2. Авторское свидетельство СССР В 721735 кл. 6 01 й 27/78, 1976 (прототий).